鸟也挑食!我国科学家揭示麻雀选食高粱的分子机制

麻雀喜食高粱,会造成粮食减产。但科学家们发现,麻雀对高粱也会“挑食”。这是为什么呢?我国科学家最近揭晓了麻雀对不同高粱品种“挑食”的分子机制,研究成果近日在线发表在国际学术期刊《细胞》子刊《分子植物》上。这一研究既为培育抗鸟的高粱新品种提供了重要的基因资源,同时也为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。

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,有研究报道鸟害能使高粱减产超过50%。我国科学家通过大量田间观察发现,麻雀对不同的高粱种子非常“挑食”: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。那么麻雀的“挑食”行为到底是由什么引起的呢?

中国科学院遗传与发育生物学研究所研究团队与中国科学院动物研究所、清华大学等机构的科研人员合作,发现高粱的Tannin1基因位点是抵御麻雀的关键原因。

科研人员发现,这个基因位点是控制高粱单宁合成的关键基因,而单宁合成途径的代谢产物包含花青素和原花青素。科学家们发现,标准鸟类(麻雀)行为学实验证明花青素和原花青素是影响麻雀食性行为的根本原因。因此,这个基因位点与高粱能不能吸引麻雀息息相关。

同时,这个基因位点还参与了高粱的某些香味挥发物的合成,这也是麻雀是否爱吃某种高粱的原因之一。科研人员介绍,植物能释放出一些有香味的挥发物作为引诱剂来吸引蜜蜂等协助传粉,或者有毒的物质和其前体挥发物作为警戒剂来抵御天敌的捕食。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大量麻雀迁飞至农田。科研人员猜测,这或许意味着灌浆期的高粱籽粒也会散发出有香味的挥发物来吸引麻雀。他们对高粱灌浆期的籽粒进行了测定,发现有9种有芳香气味的挥发物在不抗鸟的品种中出现了显著的积累,进一步通过麻雀行为学实验证直接证明了己醛和1-辛烯-3-醇两种挥发物的确可以作为引诱剂来吸引麻雀取食,而这些短链挥发物的形成都有Tannin1基因的参与。