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GR66突变的“蚕宝宝”食性改变，正在吃苹果（谭安江供图） “陌上柔桑破嫩芽，东邻蚕种已生些”。栽桑养蚕在中国有着悠久的历史，栽桑和养蚕密不可分，因为桑叶是家蚕的唯一食物来源。那么，为什么“蚕宝宝”只爱吃桑叶？日前，这个长期萦绕在人们心中的疑问终于有了答案。 中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所谭安江团队，他们研究发现一个苦味受体基因可以决定家蚕的桑叶专食性。相关研究成果于2019年2月28日在《公共科学图书馆·生物学》(PLOS Biology)在线发表。 “萝卜青菜，各有所爱”。谭安江研究员告诉《中国科学报》记者，昆虫的取食偏好和对食物的选择具有高度多样性，而植食性昆虫的取食行为主要是由其化学感受体系（嗅觉和味觉）决定的。数量众多的植食性昆虫的“嗅觉受体”和“味觉受体”基因在寄宿植被定位及可食性鉴别等过程中起着非常重要的作用。 相对于“嗅觉受体”的研究，“味觉受体”的作用机理复杂，其研究相对滞后，目前已得到鉴定的“味觉受体”数量也非常少。谭安江表示：“虽然存在家蚕的一些突变体可部分取食其它植物叶片，但决定家蚕桑叶专食性的分子基础及相关的基因一直没有得到揭示和鉴定。” 家蚕有76个“味觉受体”基因，分布在16条染色体上。研究人员根据前期的研究线索，针对位于三号染色体上的唯一“味觉受体”基因GR66开展了功能分析，并利用转基因和CRISPR/Cas9等基因编辑手段获得了纯合的家蚕突变体。 他们的研究发现，苦味受体基因GR66在家蚕食物选择中起到决定性作用。在正常饲养条件下，GR66突变体的生长发育没有受到任何影响，但其食性发生了显著的变化。这些“蚕宝宝”开始出现“味盲”现象，除了桑叶以外，还爱吃苹果、梨、玉米、大豆、花生甚至面包等“零食”了，而对照组野生型（wild type）“蚕宝宝”只吃桑叶或含有桑叶成分的人工饲料。基于以上实验依据，研究人员判断，GR66是“蚕宝宝”的一个取食抑制因子，突变后抑制作用消失，导致“蚕宝宝”可以无差别地取食桑叶及其它食物。 该研究为昆虫食性以及植物-昆虫互作研究提供了新的视角。审稿专家认为“这是一个非常有趣的研究案例，实验设计策略值得称道，为未来在其它昆虫上的研究奠定了基础。”该研究提供了“许多有价值的数据”，有利于进一步对单食性或者寡食性的食草动物的适应机制进行研究。 随着现代农业的发展，由于土地资源的限制、季节性的影响以及人力成本的上升，桑叶的供应已成为制约规模化和工厂化养蚕的重要因素。谭安江团队的研究成果或许能为传统产业升级提供新思路。冬季没有新鲜的桑叶，很多厂家用含有桑叶粉的人工饲料喂养，成本高。如果今后能'去桑叶化’养蚕，开发规模化的人工饲料，那么成本将会降低。谭安江表示，为培育适合工厂化饲养的家蚕新品种提供理论基础是他的团队未来努力的方向之一。 来源：科学网 www.sciencenet.cn 发布时间：2019/3/2 13:05:59 |
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