蠶寶寶為何隻愛吃桑葉？上海科學家的研究或可改掉家蠶「挑食」壞習慣

來源/視覺中國

新民晚報訊（記者 董純蕾）每一個有蠶寶寶作伴的孩子背後，都有到處尋覓桑葉的爸爸媽媽。小朋友們可曾想過，蠶寶寶為何如此「挑食」，為何對桑葉「情有獨鍾」？上海科學家今天發表的一項最新研究成果，或許可以揭開其中的奧秘。今後，蠶寶寶的「食譜」或許也可以豐富起來。

中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所的譚安江研究組，通過設計巧妙的實驗，首次發現了決定家蠶桑葉專食性的主效基因。正是這個學名為「GR66」的苦味受體基因，決定了家蠶僅取食桑葉。

辛棄疾曾有詞雲：「陌上柔桑破嫩芽，東鄰蠶種已生些。」栽桑養蠶的傳統生產方式在我國歷史悠久，栽桑和養蠶由古至今都密不可分。眾所周知，桑葉是家蠶的唯一食物來源。但是，為什麼呢？為什麼家蠶隻取食桑葉？這卻是一個久久不曾獲解的科學問題。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，但是，決定家蠶桑葉專食性的分子基礎及相關基因始終是未知數。

圖說：研究組實驗 來源/譚安江研究組

與人一樣，昆蟲的食物選擇和取食偏好具有高度多樣性。其中，植食性昆蟲的取食行為主要由其化學感受體系（即嗅覺和味覺）決定。數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程中，扮演了非常重要的角色。其中，相對於嗅覺受體的研究，味覺受體的作用機理複雜，其研究相對滯後，目前已獲功能鑒定的味覺受體也屈指可數。

家蠶有76個味覺受體基因。譚安江研究組，對位於三號染色體上的唯一味覺受體基因GR66開展了精密的功能分析，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。於是，在選擇性對照實驗中，科研人員看到：在正常飼養條件下，GR66突變體的生長髮育沒有受到任何影響，但其食性發生了顯著的變化——突變體幼蟲不再是非桑葉不吃，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，突變體五齡幼蟲甚至不再挑食，可以無差別地取食桑葉和其他食物，而野生型家蠶隻肯取食桑葉或含有桑葉成分的人工飼料。研究團隊因此推測GR66是家蠶針對非宿主植物的一個取食抑製因子，該基因突變後，其抑製作用消失，家蠶便不再盯著桑葉（即家蠶的宿主植物）吃了。

幫家蠶「改」掉「挑食」的「壞習慣」，意義可不小。要知道，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，桑葉的供應已成為製約規模化和工廠化養蠶的重要因素。上海科學家的這項最新研究成果，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、培育適合工廠化飼養的家蠶新品種奠定了堅實的理論基礎。

台灣時間2019年2月28日，國際學術期刊PLOS Biology（《美國科學公共圖書館·生物學》）在線發表了中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所譚安江研究組的研究論文，首次報導了一個苦味受體基因可以決定家蠶的桑葉專食性。