GR66突變的“蠶寶寶”食性改變，正在吃蘋果（譚安江供圖）

“陌上柔桑破嫩芽，東鄰蠶種已生些?！痹陨ｐB(yǎng)蠶在我國(guó)有著悠久的歷史，在傳統(tǒng)的蠶業(yè)生產(chǎn)鏈中，栽桑和養(yǎng)蠶密不可分，因?yàn)樯Ｈ~是家蠶的唯一食物來(lái)源。為什么“蠶寶寶”只愛吃桑葉？日前，這個(gè)千百年來(lái)縈繞在人們心中的疑問(wèn)終于有了答案。

中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所譚安江團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)苦味受體基因可以決定家蠶的桑葉專食性。相關(guān)研究2月28日在《公共科學(xué)圖書館·生物學(xué)》(PLOSBiology)在線發(fā)表。

“蘿卜青菜，各有所愛”。譚安江研究員告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，昆蟲的取食偏好和對(duì)食物的選擇具有高度多樣性，而植食性昆蟲的取食行為主要是由其化學(xué)感受體系（嗅覺和味覺）決定的。數(shù)量眾多的“嗅覺受體”和“味覺受體”基因在植食性昆蟲的宿主植物定位及可食性鑒別等過(guò)程中起到了非常重要的作用。

相對(duì)于“嗅覺受體”的研究，“味覺受體”的作用機(jī)理復(fù)雜，其研究相對(duì)滯后，目前功能得到鑒定的“味覺受體”數(shù)量也非常少。譚安江坦言：“雖然存在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?！?/p>

家蠶有76個(gè)“味覺受體”基因，分布在16條染色體上。研究人員根據(jù)前期的研究線索，針對(duì)位于三號(hào)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。

研究發(fā)現(xiàn)，苦味受體基因GR66在家蠶食物選擇中起到的決定性作用。在正常飼養(yǎng)條件下，GR66突變體的生長(zhǎng)發(fā)育沒有受到任何影響，但其食性發(fā)生了顯著的變化。這些“蠶寶寶”開始出現(xiàn)“味盲”現(xiàn)象，除了桑葉以外，還愛吃蘋果、梨、玉米、大豆、花生甚至面包等“零食”了，而對(duì)照組野生型（wildtype）“蠶寶寶”只吃桑葉或含有桑葉成分的人工飼料?；谝陨蠈?shí)驗(yàn)依據(jù)，研究人員判斷，GR66是“蠶寶寶”的一個(gè)取食抑制因子，突變后抑***用消失，導(dǎo)致“蠶寶寶”可以無(wú)差別地取食桑葉及其它食物。

該研究為昆蟲食性以及植物-昆蟲互作研究提供了新的視角。審稿專家認(rèn)為“這是一個(gè)非常有趣的研究案例，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)策略值得稱道，為未來(lái)在其他昆蟲上的研究奠定了基礎(chǔ)。”該研究提供了“許多有價(jià)值的數(shù)據(jù)”，有利于進(jìn)一步對(duì)單食性或者寡食性的食草動(dòng)物的適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行研究。

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。談及研究的應(yīng)用價(jià)值，譚安江說(shuō)：“我們的研究或許能為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供思路?！彼M(jìn)一步解釋：“冬季沒有新鮮的桑葉，很多廠家用含有桑葉粉的人工飼料喂養(yǎng)，成本高。如果今后能‘去桑葉化’養(yǎng)蠶，開發(fā)規(guī)模化的人工飼料，那么成本將會(huì)降低?！彼硎?，為培育適合工廠化飼養(yǎng)的家蠶新品種提供理論基礎(chǔ)，也是研究團(tuán)隊(duì)未來(lái)努力的方向之一。（何靜黃辛）

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000162