研讨揭晓麻雀选食分歧高粱的分子机制

9月23日，Cell杂志社举办的全球旧事宣布会引见了中国迷信家揭晓麻雀选食分歧高粱的分子机制的研讨结果。相干研讨结果在Cell子刊Molecular Plant 在线揭橥。

在作物灌浆期到成熟期，年夜量麻雀迁飞到农田中啄食籽粒，使籽粒破损并发霉，同时传达各类病虫害，形成分歧水平的增产，有研讨报道鸟害能使高粱增产超越50%以上。在上个世纪七八十年月，欧洲、非洲和美国每年要破费失落近10亿美金的经费去研讨若何防治鸟害以防止其带来的宏大农业丧失。麻雀十分聪慧机灵，有较强的辨认和记忆力，警觉性十分高。后期研讨人员经过年夜量田间不雅察发明麻雀对分歧的高粱种子有选择性的捕食：在571份高粱天然变异群体中，个中接近46.7%的高粱种子麻雀不喜吃。那么麻雀相似于人的这种“挑食”行动究竟是由什么惹起的呢？解析这一成绩能否可以为防治农作物鸟害成绩供给一个全新的视角呢？高粱以其优秀的耐旱涝、盐碱、瘠薄性状以及宏大的生物量而差别于其它农作物被普遍地使用到饲料、动力和燃估中。迄今为止因为高粱的抗逆特征，依然是世界干旱和半干旱地域超越5亿人的主粮作物。之前普通以为高粱的包壳水平越高、穗型越散、有芒、种皮色彩越深、单宁含量越高越抗鸟。但是高粱本身若何抵御鸟害的分子机制仍不清晰。

近日，中国迷信院与发育生物学研讨所植物基因组学国度重点试验室谢旗团队与其它三个试验室结合攻关，在Molecular Plant 揭橥了一篇题为Control of Bird Feeding Behavior by Tannin1 through Modulating the Biosynthesis of Polyphenols and Fatty Acid-Derived Volatiles in Sorghum 的研讨论文。经过使用宏、代谢组学、分解生物学及植物行动学等手腕提醒了高粱经过Tannin1基因位点差别调控花青素和原花青素(Anthocyanin and PA)分解以及脂肪酸起源的喷鼻味挥发物分解的分子机制来解析麻雀对高粱“挑食”的景象。

谢旗研讨团队起首经过对两个分歧的天然群体同时停止两年三点两反复鸟吃或不吃的表型查询拜访，经过GWAS剖析在两个群体中同时能检测到一个单主效位点Tannin1基因 (图1)。Tannin1是一个掌握高粱单宁分解很症结的基因。同时也发明以前揣测的与鸟取食相干性状在包壳、穗型、芒、种皮色彩和单宁含量这五特性状中，只要单宁含量这特性状与高粱抗鸟是呈极明显相干性。

经过随机拔取了6个高粱抗鸟的种类 (Bird-avoidance， Tannin1)和12个不抗鸟的种类 (Bird-preference， tan1-a/b)对单宁分解机制中的靶标代谢产品停止了LC-MS测定，发明黄酮类、黄烷-3-醇、花青素和原花青素在不抗鸟的种类中都呈现了明显的下降。尺度鸟类(麻雀)行动学试验证实其代谢产品花青素和原花青素是影响麻雀食性行动的基本缘由。

植物与植物之间存在各类互作关系。植物能释放出一些有喷鼻味的挥发物作为引导剂来吸引蜜蜂等协助传粉，或许有毒的物资和其前体挥发物作为戒备剂来抵挡天敌的捕食。在农田中，在高粱灌浆期之前很少能看到麻雀，而在高粱灌浆期之后年夜量麻雀迁飞至农田，这能否意味着灌浆期的高粱籽粒也会分发出有喷鼻味的挥发物来吸引麻雀呢？经过对高粱灌浆期的籽粒停止了GC-MS测定发明有9种有芬芳气息的挥发物在不抗鸟的种类中呈现了明显的积聚，进一步经过麻雀行动学试验直接证实了己醛和1-辛烯-3-醇两种挥发物切实其实可以作为引导剂来吸引麻雀取食。而这些短链挥发物被证实能够是经过Tannin1/Myb/bHLH转录复合体直接调控SbGL2基因的表达来克制脂肪酸分解，最终经过LOX门路降解而发生。

综上，该研讨提醒了Tannin1经过同时介入调控单宁分解以及脂肪酸起源的挥发物分解的分子机制来发生高含量的单宁和低浓度的、有喷鼻味的挥发物进而规避和进攻麻雀以到达抗鸟的目标。此研讨既为培养高粱抗鸟新种类供给了主要的基因资本，同时也为应用单宁设计开辟新型绿色农药来防治农业鸟害供给了全新的处理计划。

遗传发育所博士研讨生谢鹏、史佳阳和副研讨员唐三元为论文的配合第一作者，研讨员谢旗和副研讨员吴耀荣为配合通信作者。同时发育所研讨员王国栋、中科院植物研讨所研讨员雷富平易近、清华年夜学传授何伟课题组也介入了该研讨。该研讨获得宁夏自治区科技厅育种专项、国度重点研发筹划和中科院重点安排专项的支撑。(100yiyao.com）