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基于类胡萝卜素着色的鸟类羽色多样性形成机制
生物多样性
2021, 29 (6):
843-854.
DOI: 10.17520/biods.2020382
人们对动物体色的研究由来已久。作为一类让生物呈现出多变色彩的重要色素, 类胡萝卜素可以在鸟类的羽毛、鸟喙和皮肤等体表组织中沉积, 产生红、橙、黄、粉、紫等颜色。类胡萝卜素不能在鸟类体内合成, 需从食物中摄取, 进而在体内完成吸收、运输、代谢和沉积等一系列过程, 才能用于羽毛着色。与类胡萝卜素着色相关的生理及遗传调控机制一直备受关注, BCO2、SCARB1和CYP2J19等影响类胡萝卜素在鸟类羽毛中着色的关键基因, 推动了对羽色遗传调控机制的深入认识。本文介绍了鸟类可利用类胡萝卜素的主要类型和基本特征, 综述了类胡萝卜素着色相关的生理过程以及调控基因研究的最新进展, 旨在增加对鸟类羽毛中类胡萝卜素着色过程和相关遗传机制的理解。  View image in article
图2
类胡萝卜素在羽毛中着色的主要过程。修改自Yeum和Russell (
正文中引用本图/表的段落
在鸟类中, 胡萝卜素的着色主要涉及4个生理过程, 包括类胡萝卜素在消化系统中被摄取、在循环系统中运输、在上皮组织或肝脏中进行代谢, 以及在体表着色组织中沉积(图2), 其中任一过程出现遗传变异均有可能会影响到色素最终的沉积, 一些重要基因的序列突变或表达水平的改变即会对表型产生巨大的影响(Hill et al, 1994; Hubbard et al, 2010; Orteu & Jiggins, 2020)。Walsh等(2012)总结了脊椎动物中与类胡萝卜素着色过程相关的11个候选基因; Gao等(2018)确定了48个与脂质相关基因(lipid-related gene)具有直接或间接联系的候选基因, 这些基因可能与鸟羽中广泛的类胡萝卜素沉积有关。对于一些拥有类胡萝卜素加工和修饰能力的鸟类, 由于长期以来人们对修饰膳食类胡萝卜素的酶知之甚少, 导致研究这些功能的遗传机制成为一项艰巨的任务。直到近期, 关于类胡萝卜素如何被代谢为新形式方面才取得了一些新的进展。
在鸟类中, 胡萝卜素的着色主要涉及4个生理过程, 包括类胡萝卜素在消化系统中被摄取、在循环系统中运输、在上皮组织或肝脏中进行代谢, 以及在体表着色组织中沉积(图2), 其中任一过程出现遗传变异均有可能会影响到色素最终的沉积, 一些重要基因的序列突变或表达水平的改变即会对表型产生巨大的影响(Hill et al, 1994; Hubbard et al, 2010; Orteu & Jiggins, 2020)。Walsh等(2012)总结了脊椎动物中与类胡萝卜素着色过程相关的11个候选基因; Gao等(2018)确定了48个与脂质相关基因(lipid-related gene)具有直接或间接联系的候选基因, 这些基因可能与鸟羽中广泛的类胡萝卜素沉积有关。对于一些拥有类胡萝卜素加工和修饰能力的鸟类, 由于长期以来人们对修饰膳食类胡萝卜素的酶知之甚少, 导致研究这些功能的遗传机制成为一项艰巨的任务。直到近期, 关于类胡萝卜素如何被代谢为新形式方面才取得了一些新的进展。
本文的其它图/表
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