高光谱成像技术在蜥蜴体色适应性进化研究的应用

近日，中国科学院动物研究所杜卫国团队和刘峰团队联合在Molecular Biology and Evolution上发表了题为《Genetically encoded lizard color divergence for camouflage and thermoregulation》的研究成果，北京易科泰生态技术公司科学家于长青教授为共同作者参与了实验研究。该成果以青藏高原分布的贵德沙蜥（Phrynocephalus putjatai）物种为研究对象，综合野外生态实验、基因组测序和遗传验证等手段，论证了贵德沙蜥体色本地适应的驱动力和分子机制。

研究发现，与来自温暖沙丘种群的浅色蜥蜴相比，来自寒冷草甸种群的深色蜥蜴具有较低的光谱反射率。通过野外被捕食概率实验、野外活动体温和室内体色体温调节实验，研究人员发现，深色和浅色蜥蜴的体色在各自的环境中都能有效充当保护色，同时有助于体温调节：深色体色有利于在寒冷环境中快速升高体温，而浅色体色则在温暖环境中有效防止体温过高。

生理生化分析显示，这种体表的反射率所反映的体温差异，是由于体表的黑色素含量差异造成的。通过深色种群和浅色种群的基因组重测序分析，研究人员在深色蜥蜴种群的黑色素生成相关基因Tyrp1检测到了一种新的突变，它支持了这种颜色适应。此外，在利用斑马鱼系统进行的Tyrp1基因功能验证实验中，注射了深色蜥蜴Tyrp1基因型的斑马鱼体内检测到更多的黑色素含量和更深的体色，进一步验证了Tyrp1突变在黑色素生成中的功能。

北京易科泰生态技术有限公司在该研究中提供了便携式高光谱成像技术方案，并合作采集分析了沙蜥在不同背景环境条件下的高光谱成像数据，结果发现，青海湖边温暖沙丘和寒冷草甸的贵德沙蜥在体表光谱反射方面呈现出明显差异：温暖沙丘种群的浅色贵德沙蜥具有较高的光谱反射率，而寒冷草甸种群的深色贵德沙蜥则反射率较低。

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参考文献 Sun BJ, Li WM, Lv P, Wen GN, Wu DY, Tao SA, Liao ML, Yu CQ, Jiang ZW, Wang Y, Xie HX, Wang XF, Chen ZQ, Liu F, Du WG. Genetically encoded lizard color divergence for camouflage and thermoregulation. Mol Biol Evol. 2024 Jan 19:msae009. doi: 10.1093/molbev/msae009. Epub ahead of print. PMID: 38243850.