作者:赵汉斌 来源:科技日报 发布时间:2022/4/18 15:55:59
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凤蝶的五彩斑斓或源于基因快速进化

 

科技日报记者 赵汉斌

蝴蝶因其丰富的色彩和形态等多样性,长期以来是昆虫生态与进化研究的重要主题。近日,中国科学院昆明动物研究所进化基因组学与基因起源学科组在蝴蝶颜色进化方面取得新进展,为了解凤蝶色素的起源提供了新见解,同时为探索蝴蝶的进化、生态学和保护提供了重要的理论基础。

蝴蝶是凤蝶总科的物种统称,因其形态多样性,自达尔文时代就作为研究物种适应性进化的重要类群之一。近年来,更被认为是研究形态遗传、进化和发育的理想模型,已成为发育生物学、进化生物学、种群遗传学、保护生物学和生态学等研究领域的重要模式生物之一。特别是凤蝶含有一类独特的凤蝶色素,有助其翅膀颜色多样性的形成,以及如躲避捕食者和择偶等各种生物学功能的发挥,同时也是探讨动物复杂性状起源和重塑的理想模型。

2015年,该学科组解析了金凤蝶及其近缘种柑橘凤蝶基因组,并以蝴蝶为例首次实现野生昆虫的基因编辑。为进一步探讨蝴蝶形态等表型多样性进化的遗传基础,2017年启动了蝴蝶谱系基因组计划。作为先期研究,学科组利用最新技术,完成了广泛分布在东亚、南亚以及东南亚并对体色进化及物种分化具有重要研究意义的碧凤蝶的染色体水平的基因组、经典伪装物种枯叶蛱蝶染色体水平的高质量基因组。

近期,研究团队利用三代长读长测序技术又解析了包括凤蝶科的凤蝶亚科和绢蝶亚科的所有族的代表种类共11种凤蝶的高质量参考基因组,构建了族水平稳定的系统发育树。研究结果提示,位于模式基因和效应基因上游调控区的凤蝶科特异的非编码保守元件和转录因子结合位点的进化,以及效应基因的快速进化,可能促进了凤蝶色素的起源与进化。这不仅为了解颜色多样性的基因组基础尤其是凤蝶色素的起源提供了新见解,也为探索蝴蝶的进化、生态学和保护提供了重要的数据资源。这项研究,也是地球基因组计划的附属项目之一。相关结果在线发表在英文期刊《动物学研究》上。

 
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