蝴蝶基因组 大小差异高达6.4倍之多

蝴蝶因其形态多样性，自达尔文时代就作为研究物种适应性进化的重要类群之一，近几年更被认为是研究形态遗传、进化和发育的理想模型，并成为发育生物学、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。记者近日从中科院昆明动物研究所获悉，该所进化基因组学与基因起源研究组在进行蝴蝶基因组大小进化方面的研究时，发现不同科属之间，竟存在很大差异。
此前，昆明动物研究所李学燕副研究员带领的昆虫研究团队在2015年完成所有蝴蝶模式种金凤蝶及其近缘种柑橘凤蝶两种凤蝶基因组的基因编辑，并以蝴蝶为例首次实现野生昆虫的基因编辑。
在此基础上，研究团队于2017年启动了蝴蝶谱系基因组计划。作为蝴蝶谱系基因组计划的第一步和基础，该团队利用流式技术测定了涵盖中国分布所有科和几乎所有亚科共67种蝴蝶的基因组DNA含量，并利用二代测序技术，对其线粒体基因组进行组装，其中1个亚科23属59种的线粒体基因组为首次报道。结合公共数据库中的基因组大小和线粒体基因组数据，他们构建了6科29亚科145属264种蝴蝶的蝴蝶系统发育树，并在此系统发育框架上探讨了6科24亚科71属共106种蝴蝶基因组大小的进化。
研究结果表明，蝴蝶的基因组大小(一个基因组中所拥有的DNA含量，一般以重量计算)在蛱蝶科0.203皮克到凤蝶科的1.287皮克之间，差异达6.4倍之多。而科内差异最大的是凤蝶科达5.9倍，其次是蛱蝶科达4.8倍，其余粉蝶科为4.4倍、灰蝶科为2.6倍、弄蝶科为2.2倍、蚬蝶科为1.8倍。
研究还表明，蝴蝶的祖先基因组大小约为0.5皮克，不同亚科或族的某些祖先基因组大小的增减事件，导致了现生蝴蝶基因组大小的多样性变异。这些研究结果不仅为蝴蝶基因组大小的进化提供了新见解，而且也为未来的基因组测序计划提供了重要的参考。研究成果以《蝴蝶基因组大小的变异(昆虫纲，鳞翅目，蝶总科)：彻底的系统发育比较》为题，在线发表在昆虫学期刊《系统昆虫学》上。