基地科研团队发现转录因子Zfh3调控家蚕对桑叶的偏好性

摄食行为对昆虫的生存和健康至关重要。家蚕主要以桑叶为食，是著名的寡食性昆虫，近年来已发展成为昆虫食性研究的重要模式。嗅觉受体（ORs）和味觉受体（GRs）分别存在于嗅觉和味觉感觉神经元的树突膜上，它们分别筛选和接收挥发性、非挥发性分子，决定了昆虫对食物的敏感性和选择性，在昆虫摄食行为中发挥着至关重要的作用。因此，嗅觉受体和味觉受体的解析成为昆虫食性研究的重要突破口。例如，Tanaka等（2009）发现，家蚕嗅觉受体Or56能够特异地调谐顺式茉莉酮（cis-jasmone），该物质为桑叶挥发物中对家蚕吸引力最强的气味分子；Zhang等（2019）报道味觉受体Gr66是家蚕对桑叶偏好性的重要决定因子。尽管人们对家蚕食性的研究取得了重要成果，然而家蚕食性的遗传基础及调控机制仍存在大量未知，比如转录因子对家蚕食性的调控则未见报道。

研究发现，Zfh3基因（编码转录因子锌指同源盒蛋白3）在家蚕的中枢神经系统（脑）和外周神经系统（触角、下颚）均高表达，暗示该基因可能参与家蚕的行为调控。利用基于核糖核蛋白的CRISPR/Cas9系统进行基因敲除，发现Zfh3敲除系纯合子致死，而杂合子的孵化率降低，表明Zfh3对于家蚕的胚胎发育不可或缺。利用Zfh3敲除杂合子（或其自交后代）从嗅觉和味觉两个方面研究其对家蚕摄食行为的影响。其中，利用Zfh3自交获得的刚孵化蚁蚕进行双向选择试验，发现在Zfh3突变杂合子自交后代中，爬向甘蓝白菜匀浆一侧的蚁蚕比例显著增加，这表明Zfh3杂合突变影响了蚁蚕的嗅觉，导致其对桑叶的嗅觉特异性降低；为了调查Zfh3对家蚕味觉的影响，检测了Zfh3突变体对非桑植物的摄食情况，结果：经饥饿24 h处理后的Zfh3突变杂合子5龄起蚕能够持续摄食甘蓝白菜、苹果、梨，饲喂24 h后的体重显著增加，而相同处理的野生型对照却拒食上述非桑植物。此外，Zfh3突变杂合体蚁蚕对不含桑叶粉的人工饲料的适应性显著提高，这表明Zfh3在培育对人工饲料具有优异适应性的家蚕品种方面具有潜在的重要价值。综上，家蚕Zfh3杂合突变体的嗅觉和味觉同时受到影响****，破坏了家蚕对桑叶食物的偏好性，使其获得了取食多种非桑植物的能力。