麻雀也“挑食”?并非所有高粱都爱吃我国科研

  据中国科学院遗传与发育生物学研究所发布的消息,著名杂志《细胞》日前举行全球新闻发布会,介绍了中国科学家揭晓麻雀选食不同高粱的分子机制的研究成果。

  在作物灌浆期到成熟期,大量麻雀迁飞到农田中啄食籽粒,使籽粒破损并发霉,同时传播各种病虫害,造成不同程度的减产,有研究显示,鸟害能使高粱减产超过50%。在上世纪七八十年代,欧洲、非洲和美国每年要花费近10亿美元的经费去研究如何防治鸟害,以避免其带来的巨大农业损失。

  前期研究人员通过大量田间观察发现麻雀对不同的高粱种子有选择性地捕食:在571份高粱自然变异群体中,其中接近46.7%的高粱种子麻雀不喜吃。那么麻雀类似于人的这种“挑食”行为到底是由什么引起的呢?解析这一问题是否能够为防治农作物鸟害问题提供一个全新的视角呢?

  高粱以其优良的耐旱涝、盐碱、贫瘠性状以及巨大的生物量而区别于其它农作物,被广泛地应用到饲料、能源和燃料中。迄今为止,由于高粱的抗逆特性,仍然是世界干旱和半干旱地区超过5亿人的主粮作物。之前一般认为高粱的包壳程度越高、穗型越散、有芒、种皮颜色越深、单宁含量越高越抗鸟。然而高粱自身如何抵抗鸟害的分子机制仍不清楚。

  近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室谢旗团队与其他三个实验室联合攻关,揭示了高粱通过Tannin1基因位点差异,调控花青素和原花青素合成以及脂肪酸来源的香味挥发物合成的分子机制,来解析麻雀对高粱“挑食”的现象。

  谢旗研究团队首先通过对两个不同的自然群体同时进行两年三点两重复鸟吃或不吃的表型调查,在两个群体中同时能检测到一个单主效位点Tannin1基因。Tannin1是一个控制高粱单宁合成很关键的基因。同时也发现以前推测的与鸟取食相关性状在包壳、穗型、芒、种皮颜色和单宁含量这五个性状中,只有单宁含量这个性状与高粱抗鸟呈极显著相关性。

  该研究揭示了Tannin1通过同时参与调控单宁合成以及脂肪酸来源的挥发物合成的分子机制,来产生高含量的单宁和低浓度的、有香味的挥发物,进而躲避和防御麻雀以达到抗鸟的目的。此研究既为培育高粱抗鸟新品种提供了重要的基因资源,同时也为利用单宁设计开发新型绿色农药来防治农业鸟害提供了全新的解决方案。

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