蝴蝶基因組大小的差異高達64倍

2021-01-09 中國荷都網

《科學日報》(記者趙漢斌、記者趙若平)蝴蝶因其形態多樣性，自達爾文時代以來一直是研究物種適應性進化的重要群體之一。近年來，它們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研究領域的重要模型生物之一。記者近日從中國科學院昆明動物研究所了解到，當該研究所進化基因組學和基因起源研究小組對蝴蝶基因組大小的進化進行研究時，發現不同科和屬之間存在很大差異。

此前，昆明動物研究所副研究員李雪燕帶領的昆蟲研究團隊於2015年完成了所有蝴蝶、模式種帝王蝶及其相關種——柑橘帝王蝶基因組的基因編輯，並首次以蝴蝶為例實現了野生昆蟲的基因編輯。

在此基礎上，研究小組於2017年啟動了蝴蝶譜系基因組計劃。作為蝴蝶系譜基因組計劃的第一步和基礎，該團隊利用流式細胞術測定了中國分布的67種蝴蝶的基因組脫氧核糖核酸含量，並利用第二代測序技術組裝了它們的線粒體基因組，其中首次報導了一個亞科23屬59種的線粒體基因組。基於公共資料庫中的基因組大小和線粒體基因組數據，構建了6科29亞科145屬264種蝴蝶的系統發育樹，並在此系統發育框架內討論了6科71屬24亞科106種蝴蝶基因組大小的演變。

研究結果顯示蝴蝶的基因組大小(基因組中的脫氧核糖核酸含量，一般按重量計算)在蛺蝶科的0.203皮克和鳳蝶科的1.287皮克之間，相差6.4倍。然而，科內最大的差異是鳳蝶科的5.9倍、蛺蝶科的4.8倍、其他粉蝶科的4.4倍、灰蝶科的2.6倍、海蝶科的2.2倍和河蜆科的1.8倍。

研究還表明，蝴蝶祖先基因組的大小約為0.5毫克，不同亞科或科的一些祖先基因組大小的增減導致現有蝴蝶基因組大小的多樣性變化。這些結果不僅為蝴蝶基因組大小的進化提供了新的見解，也為未來的基因組測序計劃提供了重要的參考。研究結果命名為《蝴蝶基因組大小的變異（昆蟲綱，鱗翅目，蝶總科）：徹底的系統發育比較》，在線發表在昆蟲學雜誌《系統昆蟲學》上。

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