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保護(hù)性的外觀相似（Protective resemblance）是動(dòng)物生存競(jìng)爭(zhēng)中的一種重要的生態(tài)適應(yīng)機(jī)制。一個(gè)物種可通過(guò)與其所生存的環(huán)境相似（crypsis隱匿）、模擬環(huán)境中的某些物體（masquerade偽裝）或者模擬環(huán)境中的其它物種（mimcry擬態(tài): 如貝氏擬態(tài)和繆氏擬態(tài)），從而得以保護(hù)自己。很多昆蟲(chóng)，特別是蝴蝶，表現(xiàn)了各種各樣的保護(hù)性形態(tài)，成為達(dá)爾文和華萊士用作支持自然選擇理論的重要證據(jù)?？萑~蛺蝶（Kallima inachus, dead-leaf butterfly）（蛺蝶科）就是具有保護(hù)性形態(tài)的教科書(shū)物種之一，其翅形似葉、翅腹面枯葉色并且從前到后有1條深褐色橫線(xiàn)和幾條斜線(xiàn)酷似葉脈，靜息時(shí)豎立的翅極似枯葉，通過(guò)偽裝成枯葉（也稱(chēng)葉形擬態(tài)）從而避免被天敵捕食。盡管枯葉蝶被認(rèn)為是偽裝案例的典型代表，然而對(duì)形成這種偽裝的遺傳分子基礎(chǔ)幾乎一無(wú)所知。
中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所進(jìn)化基因組學(xué)與基因起源研究組長(zhǎng)期以蝴蝶為例，致力于昆蟲(chóng)形態(tài)進(jìn)化的遺傳基礎(chǔ)研究，在2015年解析金鳳蝶（所有蝴蝶的模式種）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(chóng)基因編輯（Liet al., 2015,Nature Communications）的基礎(chǔ)上，一方面繼續(xù)結(jié)合其它多組學(xué)數(shù)據(jù)和功能驗(yàn)證調(diào)查蝴蝶形態(tài)進(jìn)化的遺傳調(diào)控基礎(chǔ)，另一方面為了在蝴蝶系統(tǒng)發(fā)育的更大尺度下更好地探討蝴蝶形態(tài)等表型多樣性進(jìn)化的遺傳基礎(chǔ)，于2017年啟動(dòng)了蝴蝶譜系基因組計(jì)劃。繼測(cè)定了中國(guó)各科代表種類(lèi)蝴蝶的基因組C值并發(fā)現(xiàn)蝴蝶祖先基因組大小均約為500 Mb （Liu et al., Systematic Entomology, 2020），完成了首個(gè)利用Hi-C技術(shù)與三代長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)相結(jié)合解析的染色體水平的蝴蝶（碧鳳蝶）基因組（Lu et al., GigaScience, 2019）之后，該研究團(tuán)隊(duì)近期結(jié)合核型實(shí)驗(yàn)、三代長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)和Hi-C技術(shù)，又成功地解析枯葉蛺蝶染色體水平的高質(zhì)量基因組。研究結(jié)果表明，（1）枯葉蛺蝶具有30條常染色體和2條性染色體（ZW）；（2）參考基因組總長(zhǎng)約569 Mb，scaffold N50高達(dá)19.2 Mb，組裝到32條染色體，包括30條常染色體及Z和W兩條性染色體，這是首個(gè)組裝了W染色體的蝴蝶參考基因組，也是至今組裝得最完整的蝴蝶參考基因組；（3）注釋到15039個(gè)蛋白編碼基因，重復(fù)序列高達(dá)總序列的近50%；（4）利用4D位點(diǎn)構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)提示葉形擬態(tài)的枯葉蝶與無(wú)葉形擬態(tài)的近緣種（慶網(wǎng)蛺蝶）在40百萬(wàn)年前產(chǎn)生分歧；（5）通過(guò)PSMC對(duì)枯葉蛺蝶的歷史種群動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示枯葉蛺蝶數(shù)量在最近一次間冰期隨溫度的下降而減少。利用CRISPR/Cas9基因編輯的結(jié)果表明，多效基因ebony基因?qū)Τ岣姑婧统岜趁娴某壬珔^(qū)有重要影響，提示ebony基因在枯葉蝶的生態(tài)適應(yīng)進(jìn)化中具有重要作用。這些結(jié)果為進(jìn)一步探討ZW型昆蟲(chóng)性染色體進(jìn)化、枯葉蝶保護(hù)性外觀相似的遺傳機(jī)制和保護(hù)色的分子基礎(chǔ)提供了重要的基因組資源和方法思路。
該研究以Chromosome-level reference genome assembly and gene editing of the dead-leaf butterfly Kallima inachus為題，于5月12日在Molecular Ecology Resources上發(fā)表。該成果是在昆明動(dòng)物所副研究員李學(xué)燕帶領(lǐng)的昆蟲(chóng)研究團(tuán)隊(duì)潛心專(zhuān)研下取得的，李學(xué)燕是該文的末位通訊作者。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No. 31621062)、遺傳資源與進(jìn)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題 (No. GREKF18-13) 、中科院“西部青年學(xué)者”項(xiàng)目(A類(lèi))、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)(B類(lèi))(XDB13000000)等的支持。（中科院）
