科學家揭示家蠶愛吃桑葉奧秘

2021-01-19 中科院之聲

上海科學家揭示家蠶愛吃桑葉奧秘 中科院 供圖 攝


中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所28日發布消息，該所的譚安江研究組發現了決定家蠶食性的主效基因，揭開蠶寶寶愛吃桑葉的奧秘。相關研究論文於北京時間28日在線發表於國際學術期刊PLOS Biology (《科學公共圖書館·生物學》)，該研究首次揭示了一個苦味受體基因可以決定家蠶的桑葉專食性。

「陌上柔桑破嫩芽，東鄰蠶種已生些。」栽桑養蠶在中國有著悠久的歷史，在傳統的蠶業生產上，桑葉是家蠶的唯一食物來源。為什麼家蠶只取食桑葉？這是一個長久以來沒有得到解答的科學問題。雖然有報導稱家蠶的一些突變體可部分取食其它植物葉片，但決定家蠶桑葉專食性的分子基礎及相關的基因一直沒有得到揭示和鑑定。

家蠶有76個味覺受體基因，研究人員根據前期的研究線索，針對位於三號染色體上的唯一味覺受體基因GR66開展了功能分析，並利用轉基因和CRISPR/Cas9等基因編輯手段獲得了其純合突變體。GR66突變體的「食性」發生了顯著變化，突變體家蠶幼蟲除了桑葉以外，還可以取食蘋果、梨、玉米、大豆、花生甚至麵包等多種野生型家蠶拒食的食物。在選擇性實驗中，突變體五齡幼蟲可以無差別地取食桑葉和其他食物，但野生型家蠶只會取食桑葉或含有桑葉成分的人工飼料。

根據以上證據，研究人員推測GR66是家蠶針對非宿主植物的一個取食抑制因子，突變後其抑制作用消失，導致突變體可以無差別地取食桑葉及其它食物。

本研究發現了苦味受體基因GR66在家蠶食物選擇中起到的決定性作用，為昆蟲食性以及植物-昆蟲互作研究提供了新的視角。隨著現代農業的發展，由於土地資源的限制、季節性的影響以及人力成本的上升，桑葉的供應已成為制約規模化和工廠化養蠶的重要因素。本研究也為今後持續規模化養蠶的去桑葉化、大幅度降低人工飼料成本以及培育適合工廠化飼養的家蠶新品種奠定了理論基礎。

據悉，實驗過程中得到了中國科學院動物研究所王琛柱研究員、浙江農科院牛寶龍研究員和計東風研究員、中國農科院蠶業研究所李木旺研究員的合作支持，該研究得到了國家自然科學基金的資助。


來源：中國新聞網


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