鳳蝶色素進化取得新進展 為探索蝴蝶進化提供理論基礎

蝴蝶因其豐富的色彩和形態等多樣性，長期以來是昆蟲生態與進化研究的重要主題。近日，中國科學院昆明動物研究所進化基因組學與基因起源學科組在蝴蝶顏色進化方面取得新進展，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化、生態學和保護提供了重要的理論基礎。

蝴蝶是鳳蝶總科的物種統稱，因其形態多樣性，自達爾文時代就作為研究物種適應性進化的重要類群之一。近年來，更被認為是研究形態遺傳、進化和發育的理想模型，已成為發育生物學、進化生物學、種群遺傳學、保護生物學和生態學等研究領域的重要模式生物之一。特別是鳳蝶含有一類獨特的鳳蝶色素，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功能的發揮，同時也是探討動物復雜性狀起源和重塑的理想模型。

2015年，該學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現野生昆蟲的基因編輯。為進一步探討蝴蝶形態等表型多樣性進化的遺傳基礎，2017年啟動了蝴蝶譜系基因組計劃。作為先期研究，學科組利用最新技術，完成了廣泛分布在東亞、南亞以及東南亞并對體色進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、經典偽裝物種枯葉蛺蝶染色體水平的高質量基因組。

近期，研究團隊利用三代長讀長測序技術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種鳳蝶的高質量參考基因組，構建了族水平穩定的系統發育樹。研究結果提示，位于模式基因和效應基因上游調控區的鳳蝶科特異的非編碼保守元件和轉錄因子結合位點的進化，以及效應基因的快速進化，可能促進了鳳蝶色素的起源與進化。這不僅為了解顏色多樣性的基因組基礎尤其是鳳蝶色素的起源提供了新見解，也為探索蝴蝶的進化、生態學和保護提供了重要的數據資源。這項研究，也是地球基因組計劃的附屬項目之一。相關結果在線發表在英文期刊《動物學研究》上。(科技日報記者 趙漢斌)

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