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偽裝是動物慣用的防御手段，在進化生物學(xué)領(lǐng)域中備受關(guān)注,。動物通過改變體色和圖案,，避免自身被發(fā)現(xiàn)或識別，以襲擊獵物或躲避天敵,。在我國青藏高原及周邊地區(qū),，超過40種高山植物也具有典型的偽裝色彩。此前,，中國科學(xué)院昆明植物研究所科研人員對偽裝植物的進化開展了研究,。近日，該團隊利用半荷包紫堇的葉色二態(tài)性和群體間的葉色分化,，揭示了偽裝葉色的遺傳決定機制,。我國西南海拔4000米以上的高山帶分布著較多特有動植物。一些紫堇屬Corydalis植物的葉片顏色與生長的碎石基質(zhì)融為一體,，難以區(qū)分,，堪稱流石灘上的“隱身大師”。這些植物恰是絹蝶屬昆蟲的寄主——雌性絹蝶成蟲依靠視覺尋找紫堇寄主,，并將卵產(chǎn)在寄主附近,。蝴蝶幼蟲孵化后以紫堇為食，來自絹蝶的取食壓力可能驅(qū)動植物偽裝的進化。該研究獲得了半荷包紫堇兩種葉色表型的高質(zhì)量基因組,，并通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)分析,，揭示了花青素生物合成途徑中結(jié)構(gòu)基因的特異性表達(dá)以及代謝產(chǎn)物積累導(dǎo)致偽裝色葉片形成?；?個群體157份半荷包紫堇個體高質(zhì)量SV和SNP數(shù)據(jù)集全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn),，4號染色體上一個254bp轉(zhuǎn)座子插入bHLH35基因，且該變異與葉色變異相關(guān),。它作為“開關(guān)”,，增強了bHLH35基因的表達(dá)。作為調(diào)控花青素合成的轉(zhuǎn)錄因子,，bHLH35基因的表達(dá)增強正向調(diào)控下游的花青素結(jié)構(gòu)基因,，促進花青素合成，使植物從綠色轉(zhuǎn)變?yōu)閭窝b色,。這一機制與經(jīng)典案例樺尺蛾的偽裝機制相似,，在一定程度上體現(xiàn)了動植物偽裝遺傳機制的趨同進化。進一步,，該研究使用3D打印的綠色和偽裝色葉片在實地開展控制實驗,，探討半荷包紫堇偽裝個體在防御絹蝶天敵方面的成效和方式。結(jié)果表明,，絹蝶更傾向于在綠葉個體附近產(chǎn)卵,。同時，自然狀態(tài)下偽裝個體受到的被取食壓力更小,，有更高的結(jié)實率,。基于過去500年的氣候數(shù)據(jù)與群體基因組學(xué)分析表明,，植物群體與蝴蝶群體之間呈現(xiàn)出“鏡像波動”現(xiàn)象：在氣候變暖背景下,，綠色群體急劇下降，蝴蝶群體保持基本平衡,；相反,，偽裝群體基本穩(wěn)定,，蝴蝶有效群體大小則急劇下降,。該研究整合了感官生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)和進化生物學(xué)等研究方法,，解析了半荷包紫堇偽裝色彩進化的遺傳和生態(tài)適應(yīng)機制,，完成了植物偽裝分析和動植物共進化分析，為探究高海拔植物的生存策略提供了新見解,。相關(guān)研究成果以Genetic basis of camouflage in an alpine plant and its long-term co-evolution with an insect herbivore為題,，在線發(fā)表在《自然-生態(tài)與進化》（Nature Ecology & Evolution）上。研究工作得到第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項,、西藏自治區(qū)科技支撐計劃等的支持,。該工作由昆明植物所、蘭州大學(xué),、美國華盛頓大學(xué)合作完成,。論文鏈接半荷包紫堇偽裝變異的遺傳機制