科技日報(bào)記者 趙漢斌
蝴蝶因其豐富的色彩和形態(tài)等多樣性，長期以來是昆蟲生態(tài)與進(jìn)化研究的重要主題。近日，中國科學(xué)院昆明動物研究所進(jìn)化基因組學(xué)與基因起源學(xué)科組在蝴蝶顏色進(jìn)化方面取得新進(jìn)展，為了解鳳蝶色素的起源提供了新見解，同時為探索蝴蝶的進(jìn)化、生態(tài)學(xué)和保護(hù)提供了重要的理論基礎(chǔ)。
蝴蝶是鳳蝶總科的物種統(tǒng)稱，因其形態(tài)多樣性，自達(dá)爾文時代就作為研究物種適應(yīng)性進(jìn)化的重要類群之一。近年來，更被認(rèn)為是研究形態(tài)遺傳、進(jìn)化和發(fā)育的理想模型，已成為發(fā)育生物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、種群遺傳學(xué)、保護(hù)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)等研究領(lǐng)域的重要模式生物之一。特別是鳳蝶含有一類獨(dú)特的鳳蝶色素，有助其翅膀顏色多樣性的形成，以及如躲避捕食者和擇偶等各種生物學(xué)功能的發(fā)揮，同時也是探討動物復(fù)雜性狀起源和重塑的理想模型。
圖片來源：昆明動物研究所
2015年，該學(xué)科組解析了金鳳蝶及其近緣種柑橘鳳蝶基因組，并以蝴蝶為例首次實(shí)現(xiàn)野生昆蟲的基因編輯。為進(jìn)一步探討蝴蝶形態(tài)等表型多樣性進(jìn)化的遺傳基礎(chǔ)，2017年啟動了蝴蝶譜系基因組計(jì)劃。作為先期研究，學(xué)科組利用最新技術(shù)，完成了廣泛分布在東亞、南亞以及東南亞并對體色進(jìn)化及物種分化具有重要研究意義的碧鳳蝶的染色體水平的基因組、經(jīng)典偽裝物種枯葉蛺蝶染色體水平的高質(zhì)量基因組。
近期，研究團(tuán)隊(duì)利用三代長讀長測序技術(shù)又解析了包括鳳蝶科的鳳蝶亞科和絹蝶亞科的所有族的代表種類共11種鳳蝶的高質(zhì)量參考基因組，構(gòu)建了族水平穩(wěn)定的系統(tǒng)發(fā)育樹。研究結(jié)果提示，位于模式基因和效應(yīng)基因上游調(diào)控區(qū)的鳳蝶科特異的非編碼保守元件和轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的進(jìn)化，以及效應(yīng)基因的快速進(jìn)化，可能促進(jìn)了鳳蝶色素的起源與進(jìn)化。這不僅為了解顏色多樣性的基因組基礎(chǔ)尤其是鳳蝶色素的起源提供了新見解，也為探索蝴蝶的進(jìn)化、生態(tài)學(xué)和保護(hù)提供了重要的數(shù)據(jù)資源。這項(xiàng)研究，也是地球基因組計(jì)劃的附屬項(xiàng)目之一。相關(guān)結(jié)果在線發(fā)表在英文期刊《動物學(xué)研究》上。
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