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研究发现决定家鲸吞性的主效基因
更新时间:2019-03-01

2月28日,国际学术期刊PLOS Biology 在线发表了中国科学院分子植物科学杰出翻新中心/植物生理生态研究所谭安江研究组题为A determining factor for insect feeding preference in the silkworm, Bombyx mori 的研究论文。该研究首次报道了一个苦味受体基因能够决定家蚕的桑叶专食性。栽桑养蚕在我国有着久长的历史,在传统的蚕业生产上,栽桑和养蚕密不可分,桑叶是家蚕的独一食品来源。为什么家蚕只取食桑叶?这是一个长久以来没有得到解答的科学识题。诚然有报道家蚕的一些渐变体可部分取食其它动物叶片,但决议家蚕桑叶专食性的分子基本及相关的基因始终不得到揭示和鉴定。

研究发现决定家鲸吞性的主效基因

试验进程中得到中科院动物研究所研究员王琛柱、浙江省农业迷信院研究员牛宝龙跟计东风、中国农业科学院蚕业研讨所研究员李木旺的配合支持。该研究得到国家自然科学基金(U1738110, 31572330)的援助。

昆虫的取食偏好和对食物的取舍存在高度多样性,而植食性昆虫的取食举动主要是由其化学感想体系(嗅觉跟味觉)决定的。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分辨等过程中起重要作用。绝对嗅觉受体的研究,味觉受体的作用机理复杂,其研究相对滞后,目前功效得到鉴定的味觉受体数目也非常少。家蚕有76个味觉受体基因,作者依据前期的研究线索,针对位于三号染色体上的唯一味觉受体基因GR66发展了功能分析,并利用转基因和CRISPR/Cas9等基因编辑手段获得了其纯合突变体。在畸形豢养条件下,GR66渐变体的成长发育不受到任何影响,但其食性发生了显明变革。突变体家蚕幼虫除了桑叶以外,还可以取食苹果、梨、玉米、大豆、花生甚至面包等多种野生型家蚕拒食的食物。在筛选性实验中,突变体五龄幼虫可能无差异地取食桑叶和其余食物,但野生型家蚕只会取食桑叶或含有桑叶成分的人工饲料。根据以上证据,研究人员揣摩GR66是家蚕针对非宿主植物的一个取食克制因子,突变后其抑制作用消失,导致突变体可以无差别地取食桑叶及其它食物。该研究发明苦味受体基因GR66在家鲸吞物决定中起决定性作用,为昆虫食性以及动物-昆虫互作研究供给了新的视角。随着古代农业的发展,由于土地资源的限度、节令性的影响以及人力成本的回升,桑叶的供应已成为制约范畴化和工厂化养蚕的重要因素。该研究也为今后持续范围化养蚕的去桑叶化、大幅度降落人工饲料本钱以及培育适合工厂化喂养的家蚕新品种奠定了坚实的实际基础。