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“伪装者”枯叶蛱蝶的遗传分子机制破解

作者:科技日报 发布日期:2020-06-10 浏览128次

枯叶蛱蝶是蝴蝶中的伪装高手,尤以静息时竖立的翅酷似一片枯叶而著称,通过伪装一次次避免了天敌的捕食。但长期以来,人们对形成这种伪装的遗传分子基础却几乎一无所知。近日,中科院昆明动物研究所的研究团队在枯叶蛱蝶基因组研究方面取得了进展,破解了一系列难题。

  中科院昆明动物研究所副研究员李学燕介绍,动物生存竞争中,一些物种可通过隐匿、伪装或拟态,使其与所生存的环境相似,或模拟环境中的某些物体或其他物种,从而保护自己。“很多昆虫,特别是蝴蝶,表现了各种各样的保护性形态,成为达尔文和华莱士用作支持自然选择理论的重要证据。”李学燕说,枯叶蛱蝶是具有保护性形态的教科书物种之一,其翅形似叶、翅腹面枯叶色并且从前到后有一条深褐色横线和几条斜线酷似叶脉,这种本领也称叶形拟态。

  李学燕带领的昆虫研究团队长期以蝴蝶为例,潜心于昆虫形态进化的遗传基础研究。他们在2015年解析了蝴蝶的模式种金凤蝶及其近缘种柑橘凤蝶基因组,并于2017年启动了蝴蝶谱系基因组计划。继测定中国各科代表种类蝴蝶的基因组C值、发现蝴蝶祖先基因组大小后,近期又成功地解析枯叶蛱蝶染色体水平的高质量基因组。

  研究表明,枯叶蛱蝶具有30条常染色体和2条性染色体。其参考基因组总长约569Mb,组装到32条染色体,这也是至今组装到的最完整的蝴蝶参考基因组。他们还发现,叶形拟态的枯叶蛱蝶与无叶形拟态的近缘种在4000万年前就已“分家”,在最近一次间冰期其数量随温度的下降而减少。

  研究组利用CRISPR/Cas9基因编辑的结果表明,一种多效基因对翅腹面和翅背面的橙色区有重要影响,暗示其在枯叶蛱蝶的生态适应进化中具有重要作用。这一系列成果为进一步探讨ZW型昆虫性染色体进化、枯叶蛱蝶保护性外观相似的遗传机制和保护色的分子基础提供了重要的基因组资源和方法思路。研究成果日前发表在国际期刊《分子生态学资源》上。


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