为什么蚕宝宝只爱吃桑叶

“陌上柔桑破嫩芽,东邻蚕种已生些。”栽桑养蚕在我国有着悠久的历史,在传统的蚕业生产链中,栽桑和养蚕密不可分,因为桑叶是家蚕的仅有食物来源。为什么“蚕宝宝”只爱吃桑叶?日前,这个千百年来萦绕在人们心中的疑问终于有了答案。

中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研讨所谭安江团队研讨发现一个苦味受体基因能够决议家蚕的桑叶专食性。

“萝卜青菜,各有所爱”。谭安江研讨员告诉《我国科学报》记者,昆虫的取食偏好和对食物的挑选具有高度多样性,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)决议的。数量众多的“嗅觉受体”和“味觉受体”基因在植食性昆虫的宿主植物定位及可食性辨别等过程中起到了十分重要的效果。

相对于“嗅觉受体”的研讨,“味觉受体”的效果机理杂乱,其研讨相对滞后,现在功能得到判定的“味觉受体”数量也十分少。谭安江坦言:“虽然存在家蚕的一些突变体可部分取食其它植物叶片,但决议家蚕桑叶专食性的分子根底及相关的基因一向没有得到揭示和判定。”

家蚕有76个“味觉受体”基因,分布在16条染色体上。研讨人员依据前期的研讨头绪,针对坐落三号染色体上的仅有“味觉受体”基因GR66开展了功能分析,并使用转基因和CRISPR/Cas9等基因编辑手段获得了其纯合突变体。

研讨发现,苦味受体基因GR66在家蚕食物挑选中起到的决议性效果。在正常饲养条件下,GR66突变体的生长发育没有遭到任何影响,但其食性发生了显著的变化。这些“蚕宝宝”开端呈现“味盲”现象,除了桑叶以外,还爱吃苹果、梨、玉米、大豆、花生乃至面包等“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。基于以上试验依据,研讨人员判断,GR66是“蚕宝宝”的一个取食抑制因子,突变后抑制效果消失,导致“蚕宝宝”能够无差别地取食桑叶及其它食物。

该研讨为昆虫食性以及植物-昆虫互作研讨提供了新的视角。审稿专家以为“这是一个十分有趣的研讨案例,试验设计策略值得称道,为未来在其他昆虫上的研讨奠定了根底。”该研讨提供了“许多有价值的数据”,有利于进一步对单食性或许寡食性的食草动物的习惯机制进行研讨。

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