中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心，植物生理生態(tài)研究所2月28日發(fā)布消息，該所的譚安江研究組發(fā)現(xiàn)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(guān)研究論文于北京時間28日在線發(fā)表于國際學術(shù)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(yǎng)蠶在中國有著悠久的歷史，在傳統(tǒng)的蠶業(yè)生產(chǎn)上，桑葉是家蠶的唯一食物來源。為什么家蠶只取食桑葉？這是一個長久以來沒有得到解答的科學問題。雖然有報道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(chǔ)及相關(guān)的基因一直沒有得到揭示和鑒定。

 家蠶有76個味覺受體基因，研究人員根據(jù)前期的研究線索，針對位于三號染色體上的唯一味覺受體基因GR66開展了功能分析，并利用轉(zhuǎn)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(fā)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、花生甚至面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(jù)以上證據(jù)，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，突變后其抑制作用消失，導(dǎo)致突變體可以無差別地取食桑葉及其它食物。

 本研究發(fā)現(xiàn)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(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，由于土地資源的限制、季節(jié)性的影響以及人力成本的上升，桑葉的供應(yīng)已成為制約規(guī)模化和工廠化養(yǎng)蠶的重要因素。本研究也為今后持續(xù)規(guī)模化養(yǎng)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(yǎng)的家蠶新品種奠定了理論基礎(chǔ)。

 據(jù)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(nóng)科院牛寶龍研究員和計東風研究員、中國農(nóng)科院蠶業(yè)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。