发现控制鸟类饲养的高粱基因可以帮助保护农作物

根据9月23日发表在《分子植物》杂志上的一项研究，高粱中的单个基因通过同时调节难闻分子和有吸引力的挥发物的产生来控制鸟类的摄食行为。这个叫做Tannin1的基因控制着能阻止鸟叫的收敛性多酚(称为Tannins)的合成，以及吸引鸟的脂肪酸衍生的挥发性有机化合物。作者认为，这些发现可能会导致新的控制策略来保护全球主要的谷物作物。

“我们发现了控制高粱种子摄食行为的分子机制，”中科院联合研究资深作者齐Qi说。“除了举例说明实地观察如何表征具有生态影响的分子机制外，我们的研究还揭示了关于鸟类与植物之间生态相互作用的化学方法的新见解，并提出了开发新的基于化学和遗传的控制措施的多种策略。防止每年因鸟类造成的灾难性产量损失。”

鸟类的伤害给全世界的农业生产造成巨大损失。对于谷类作物，鸟类会因啄食种子和吮吸未成熟种子的汁液而造成损害，从而阻止了许多谷物的充分发育，并经常引起霉菌和其他植物病害。当前，很少有有效的控制措施来保护大田作物免受鸟类伤害。例如，防鸟网可能需要大量的人力和物力，而且会伤害鸟类。

一些最容易受到鸟类破坏的谷物作物包括小麦，大麦，水稻，高粱和小米。高粱是全球主要的谷物作物，是全球5亿多人口稳定的卡路里来源，也是重要的生物燃料来源。据报道，鸟类引起的高粱产量损失高达52%。一些证据表明，鸟类的口味偏好取决于高粱的各种特性，但是潜在的分子或化学基础尚不清楚。

通过进行全基因组关联研究，Xie和共同资深研究者中国科学院的姚耀荣发现，Tannin1调节鸟类的摄食行为。鸟类避免的高粱系含有Tannin1的野生型，而鸟类偏爱的高粱系则具有该基因的突变形式。Wu说：“植物受益于野生型Tannin1基因，鸟类受益于Tannin1的突变形式。”

他们利用质谱技术发现，从鸟类偏爱的高粱品系中收获的种子减少了生物合成途径中被称为花青素和原花青素(也称为缩合单宁)的类黄酮代谢产物的积累。这些发现与以往的研究一致，表明Tannin1调节花青素和原花青素生物合成中涉及的基因的表达。

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