伪装是物种在长期演化过程中产生的躲避捕食者或吸引猎物的一种关键适应策略，涉及身体颜色、图案或体态的改变。自然界中，昆虫伪装现象最为常见，其中广受喜爱且富有魅力的是兰花螳螂。然而，目前关于兰花螳螂伪装表型的演化发育机制尚不清楚。近日，《自然·通讯》在线发表了江西农业大学校长魏辅文院士的研究成果。该成果从演化发育视角揭示兰花螳螂伪装表型创新的分子机制。
“生命演化过程中曾出现若干性状创新的重大事件。解析重要性状的起源与演化，离不开发育生物学的技术手段和演化生物学的理论框架。”魏辅文说，特别是近年来组学和基因编辑技术的飞速发展，演化生物学步入新发展阶段。
为找到答案，魏辅文院士团队利用测序技术组装了兰花螳螂和枯叶螳螂的高质量基因组，解析了兰花螳螂的体色、形态、食性以及体型性二型的遗传基础。
“研究中我们发现兰花螳螂和枯叶螳螂的基因组高于大多数不完全变态昆虫。”魏辅文说，利用比较基因组和生化手段，揭示了兰花螳螂发育过程中独特的颜色变化：一龄幼虫呈现红黑色，模仿有毒的猎蝽，采取警戒色的生存策略；从二龄幼虫阶段，开始模仿花朵，呈现白色或粉色。生化实验和高效液相色谱测定分析进一步证实了眼黄素是兰花螳螂颜色伪装的关键色素。
“此外，我们比较基因组分析发现，胰蛋白酶基因在兰花螳螂和枯叶螳螂中显著扩张，酶活性分析显示兰花螳螂肠道胰蛋白酶活性显著高于草食性昆虫。”魏辅文说，研究表明这可能有利于帮助宿主消化吸收蛋白质，适应食虫食性。
据介绍，该研究提供了兰花螳螂和枯叶螳螂的高质量参考基因组，揭示了兰花螳螂伪装表型创新的演化发育机制，为螳螂目昆虫研究提供了新的见解和数据支撑。