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中科院昆明动物研究所 探讨蝴蝶形态等表型多样性进化进展

2022-04-26 15:11:11        来源:云南日报

记者从中科院昆明动物研究所获悉,该所在探讨蝴蝶形态等表型多样进化方面又获进展。

蝴蝶(凤蝶总科的物种统称)因其丰富的形态多样,自达尔文时代便作为研究物种适应进化的重要类群之一,些年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。

凤蝶科是具有重要进化地位的蝴蝶支系,其丰富的色彩和形态等多样是昆虫生态与进化研究的主题。特别是凤蝶含有一类独特的色素类型即凤蝶色素,有助于凤蝶翅膀颜色多样的形成和各种生物学功能(如躲避捕食者和择偶)的发挥,也是探讨动物复杂状起源和重塑的理想模型。

2015年,中国科学院昆明动物研究所研究员王文团队解析了金凤蝶(所有蝴蝶模式种)及其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。该所研究团队在此基础上,为了在蝴蝶系统发育的更大尺度下探讨蝴蝶形态等表型多样进化的遗传基础,2017年启动了蝴蝶谱系基因组计划。

作为先期研究,科研人员利用三代长读长测序技术和Hi-C技术,解析了分布在东亚、南亚及东南亚且对体色进化及物种分化具有重要研究意义的碧凤蝶染色体水的基因组(首个利用Hi-C技术与三代长读长测序技术相结合解析的染色体水的蝴蝶基因组)、经典伪装物种枯叶蛱蝶染色体水的高质量基因组(首个组装W染色体的蝴蝶参考基因组)。

日,该研究团队利用三代长读长技术,解析了凤蝶科两个亚科(凤蝶亚科和绢蝶亚科)所有族的代表种类共11种凤蝶的高质量参考基因组。

结合之前发表的蝴蝶基因组,克服了不完全谱系分选和基因流等挑战,构建了族水稳定的系统发育树。比较基因组研究显示,位于模式基因(决定蝴蝶翅膀上不同形态和色素类型鳞片的时空定位)和效应基因(决定鳞片内色素合成)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,或促进凤蝶色素的起源与进化。

该研究为阐释颜色多样的基因组基础尤其是凤蝶色素的起源提供了新见解,并为探索蝴蝶进化、生态学和保护提供了重要的数据资源。

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