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出品：科普中國

作者：冰冰棒（中國科學院動物研究所）

監製：中國科普博覽

寒冷的秋冬來臨(lin) ，小夥(huo) 伴們(men) 做好對美食的暴風吸入來貼秋膘了嗎？不過現實中總有一些小夥(huo) 伴對於(yu) 某些食物（如香菜和榴蓮等）有著天然的抵抗與(yu) 拒絕，也就是媽媽們(men) 經常嘮叨我們(men) 的“挑食”。而自然界中會(hui) “挑食”的其實並不隻有我們(men) 人類，成千上萬(wan) 個(ge) 物種裏，幾乎每個(ge) 物種都有自己獨特的口味偏好。那麽(me) 這種“挑”的背後是什麽(me) 因素在主導呢？

（圖片來源：veer圖庫）

近日中國科學院動物研究所的王琛柱研究員團隊在國際知名學術期刊PLoS Genetics上發表了一篇題為(wei) “Functional analysis of a bitter gustatory receptor highly expressed in the larval maxillary galea of Helicoverpa armigera”的研究論文，從(cong) 基因學層麵揭示了對於(yu) 棉鈴蟲這一群體(ti) 來說，食物是如何被挑選的。

棉鈴蟲學名為(wei) Helicoverpa armigera，在生物界分類中屬於(yu) 鱗翅目，夜蛾科，廣泛分布在中國及世界各地，是棉花蕾鈴期重要的鑽蛀性害蟲，主要以棉花的花蕾為(wei) 食，也取食嫩葉。對於(yu) 大多數昆蟲來說，識別植物類型主要是通過感知這種植物本身散發出的氣味，而這種氣味是由植物自身生長過程中產(chan) 生的多種次生代謝物混合而成，其中就包括能夠勸退昆蟲取食的苦味次生代謝物質——香豆素。香豆素主要在植物的果實、根、莖和葉中合成，廣泛分布於(yu) 植物界。它不僅(jin) 能影響昆蟲的攝食行為(wei) ，還能夠抑製昆蟲的生長，降低昆蟲的成活率與(yu) 產(chan) 卵率。那麽(me) 棉鈴蟲挑選食物的依據是否就與(yu) 植物中的香豆素有關(guan) 呢？

（圖片來源：veer圖庫）

王琛柱老師的團隊在這項研究中給出了答案，證明香豆素確實是棉鈴蟲挑選食物的一個(ge) 重要依據。就像我們(men) 人類依靠鼻子來辨別氣味一樣，棉鈴蟲身上也有感知氣味的器官——口器。在棉鈴蟲的口器上同時表達有多種味覺受體(ti) ，分別負責不同氣味與(yu) 物質的感知，正如我們(men) 人類能夠同時感知酸甜苦辣鹹一樣。

（圖片來源：veer圖庫）

在團隊前期對棉鈴蟲口器的轉錄組數據（轉錄組指生物體(ti) 內(nei) 遺傳(chuan) 基因，即DNA的表達情況的具體(ti) 體(ti) 現）進行分析後，科研人員發現棉鈴蟲口器上表達著的多種味覺受體(ti) 中，含量最高的是名為(wei) HarmGr180的一種受體(ti) 蛋白，其在棉鈴蟲的DNA信息庫中對應的編碼基因名為(wei) harmgr180。為(wei) 了研究HarmGr180這一受體(ti) 蛋白的生理功能，研究人員利用爪蟾卵母細胞表達係統與(yu) 雙電極電壓鉗實驗，把HarmGr180受體(ti) 蛋白對應的harmgr180基因異源表達進爪蟾卵母細胞中，並對該細胞進行了電生理檢測，實驗數據表明，表達了harmgr180基因的爪蟾卵母細胞（具有HarmGr180受體(ti) 蛋白）會(hui) 對香豆素做出特別強烈的電生理反應，而沒有經過異源基因harmgr180轉導的普通爪蟾卵母細胞（不具有HarmGr180受體(ti) 蛋白）並不會(hui) 對香豆素做出如此劇烈的反應信號，至此harmgr180基因與(yu) 香豆素感知之間的關(guan) 係已經比較明顯了。

不過一個(ge) 科學結論的提出與(yu) 確定是需要非常嚴(yan) 謹、科學且全麵的實驗證據去支撐的，研究人員為(wei) 了進一步證實HarmGr180受體(ti) 蛋白的功能，利用當下非常火的基因編輯技術——CRISPR/Cas9係統（一種基因敲除技術，可以將特定的目標基因從(cong) 生物體(ti) 的基因中敲除出去，敲除後的生物體(ti) 不再表達該基因，也不再具有該基因對應的蛋白），成功地構建並獲得了棉鈴蟲的純合突變體(ti) ——harmgr180-/-（該基因突變後的棉鈴蟲不再具有並表達harmgr180基因的能力）。對harmgr180-/-棉鈴蟲進行研究檢測後結果表明，缺失HarmGr180受體(ti) 蛋白的棉鈴蟲幼蟲不再能夠快速準確地感知到香豆素並對其進行退避，而正常的棉鈴蟲幼蟲會(hui) 正常感知香豆素並避開香豆素。

研究人員從(cong) 以上分子生物學、組學、電生理學、行為(wei) 學等多角度，多層次的研究解答出了，棉鈴蟲挑選植物的背後，可以說一切都是其體(ti) 內(nei) 的harmgr180基因在主導，調控表達出了名為(wei) HarmGr180的受體(ti) 蛋白，感知並識別植物中香豆素的含量，從(cong) 而取食香豆素含量較少的植物，有效避開香豆素含量高的植物。這一研究也為(wei) 我們(men) 研發害蟲拒食劑，有效防治害蟲提供了科學的理論依據，為(wei) 其它植食性昆蟲味覺的研究提供了新的視角。

從(cong) 棉鈴蟲通過表達harmgr180基因感知香豆素來避免取食讓自己受傷(shang) 的植物來看，或許挑食並不應該被我們(men) 武斷地認為(wei) 就是一種矯情或者不聽話的行為(wei) ，更多的可能是我們(men) 體(ti) 內(nei) 存在的遺傳(chuan) 基因信息認為(wei) 某些食物會(hui) 對我們(men) 身體(ti) 造成潛在的危害，不建議身體(ti) 去攝入這些食物，避免對自身造成不必要的傷(shang) 害。不過隨著生活水平及科學常識的普及，大家挑選食物一定要學會(hui) 理性取舍，必要的營養(yang) 元素是一定不可或缺的，均衡且營養(yang) 的飲食習(xi) 慣才會(hui) 讓我們(men) 的身體(ti) 強壯，精神飽滿。

（圖片來源：veer圖庫）

希望我們(men) 每個(ge) 人都能擁有一個(ge) 強健的體(ti) 魄，像優(you) 秀的科學家一樣，在未來探索出更多自然界中的奇妙現象，解答自然界中更多的未解之謎！

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