热门话题: 新型冠状病毒伊朗局势ACG垃圾分类军事

机智如高粱,“实力”躲麻雀

【欢迎关注中科院之声公众号(ID:zkyzswx)或微博@中科院之声,看科学界的大事儿】

500

高粱穗子

甜高粱,也叫芦稷、甜秆或糖高粱。它的主要的特征,就是“甜”。它的茎秆中液汁高含糖量与甘蔗相当,比甜菜还要高。甜高粱还是世界上生物量最高的作物之一,具有很强的再生能力和强大的杂种优势。它的抗逆性强:抗病、抗旱、耐高温、耐涝和耐盐碱等,被誉为“作物中的骆驼”。

可以说,甜高粱全身都是宝,它的籽粒可酿酒、食用、饲用;茎秆可用做饲料、制糖、提炼酒精等;杆渣还可制纸和人造纤维等。

500

高粱制种基地

甜高粱中含有“涩涩的”单宁

而与玉米、小麦和水稻等主要谷类作物最为不同的地方,就是甜高粱的种皮中含有浓缩的单宁。对于单宁这个物质,相信大家一定不会陌生。红酒中通常带着涩涩的感觉,就是因为有单宁的存在。

单宁又称缩合单宁或原花青素,是植物界中很常见的一类多酚类化合物。除了葡萄酒,单宁也是茶叶、果汁中风味和收敛性的决定因素。水果、蔬菜和某些饮料中的单宁会增加苦味和收敛性,这是因为是高含量的单宁可以与唾液中的某些蛋白结合并沉淀,引起皮肤的收敛感和干燥感,产生涩味。食品中适量的单宁是有益的。

另外,通过大数据分析欧美牛场发现,饲青贮甜高粱的奶牛比饲喂青贮玉米的奶牛每天能多产1.4公斤牛奶。另有实验数据表明,甜高粱饲料中的单宁可以让牛少产生47%的甲烷,从而减少对大气层的破坏。

单宁广泛存在于整个植物界,具有多种生物和生化功能,如防止食草动物捕食以及细菌和真菌的致病性攻击。

麻雀与甜高粱之间的“斗智斗勇”

甜高粱的优良特性,已经引起了各国科学家的关注,大家相继开展了甜高粱的研究与种质资源的开发。然而,在甜高粱制种的过程中,人们遇到了颇为头痛的问题,就是从灌浆期到成熟期,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。有数据显示,鸟害能使高粱减产超过50%以上。能否解决这一问题直接关系到甜高粱的种子生产及大面积的推广应用。

我们知道,植物与动物之间存在着“交流”现象。例如,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。

麻雀是农田里最常见、数量最多的鸟类,它们非常聪明机警,有较强的识别和记忆力,警惕性非常高。在高粱灌浆期之前的农田中很少能看到麻雀,而到了灌浆期之后,大量麻雀迁飞至农田,它们是如何知道何时有美味呢?是否灌浆期的高粱籽粒也是通过特有的气味来吸引麻雀呢?

另外,人们发现不是所有的甜高粱都会被麻雀青睐,有些高粱只有极少数籽粒被啄食,整个穗儿基本保持完好,难道这些甜高粱具有某些“毒性”物质,使麻雀望而却步了吗?

甜高粱通过调节自身单宁含量及降低“香味”的散发,从而躲避和防御麻雀

日前,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,于国际学术期刊《细胞》子刊《分子植物》在线发表题为 Control of Bird Feeding Behavior by Tannin1 through Modulating the Biosynthesis of Polyphenols and Fatty Acid-Derived Volatiles in Sorghum的研究论文,揭晓了麻雀对不同高粱品种“挑食”的现象,从而成功揭开鸟类挑食这一神秘冰山的一角。

500

穗子左边红色展示的是麻雀不吃的甜高粱品种,右边绿色展示的是麻雀爱吃的甜高粱品种

500

左边穗子:麻雀不吃的甜高粱株系,右边穗子:麻雀爱吃的甜高粱株系

研究人员首先通过对两个不同的自然群体同时进行多次重复鸟吃或不吃的表型调查,利用全基因组关联分析检测到一个单主效位点Tannin1基因,该基因控制单宁的合成,同时也发现了单宁含量与高粱抗鸟呈极显著相关性。该研究揭示,高粱通过Tannin1差异调控单宁合成以及脂肪酸来源的挥发物合成高含量的单宁和低浓度的、有香味的挥发物,进而躲避和防御麻雀。

此研究既为培育高粱抗鸟新品种提供了重要的基因资源,同时也为利用单宁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。

来源:中国科学院遗传与发育生物学研究所

免责声明

站务

  • 全国新型冠状病毒感染实时更新

    (数据来自@丁香医生、@人民日报、各省市卫健委)截至 2020-02-24 22:14 全国数据统计现存确诊 49701 例(较昨日-1792)累计确诊 77269 例 (较昨日+423)现存疑似 3434 例(较昨日+620) 现存重症 9915 例(较昨日-1053)死亡 2596 例(较昨日+......

全部专栏