Cell：蓝色和黄色如何生出绿色鹦鹉
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10月5日《Cell》杂志报道了来自斯坦福医学院遗传学系Carlos D. Bustamante实验室的新发现——鹦鹉羽毛变化的遗传基础。
提到色彩展示，在自然界中鸟类无疑是杰出代表之一。许多色彩艳丽的鸟类从食物中获取色素，但鹦鹉却并非如此。研究人员调查了一种宠物鹦鹉（相思鹦鹉，也叫虎皮鹦鹉），找到了鹦鹉们拥有黄色、蓝色、绿色彩色羽毛的秘密。
10月5日《Cell》杂志报道了来自斯坦福医学院遗传学系Carlos D. Bustamante实验室的新发现。
“过去150年间的人工选择工作，造就了虎皮鹦鹉大量影响颜色的简单孟德尔遗传性状，它们是研究鹦鹉色彩的绝佳模式动物，”文章一作、斯坦福大学的研究生Thomas Cooke说。“我们在虎皮鹦鹉的生长羽毛中鉴定了一种非典型的高表达基因，它能生产鹦鹉身上的黄色颜料。”
根据早年间的研究，人们知道虎皮鹦鹉身上有一类未在其他脊椎动物中发现的表现为红色到黄色的色素，psittacofulvins。人们还发现一些不能产生黄色色素的长尾小鹦鹉的羽毛也有黄色到绿色到蓝色的颜色变换。然而，参与鹦鹉羽毛颜色的基因和生化途径一直不得而知。
在这项新研究中，首先Carlos Bustamante研究组使用了全基因组关联图谱鉴定了一个包含蓝色突变的遗传区域，该区域富含几个基因，不确定哪种基因负主要责任。
为了缩小范围，研究人员测序了234只活虎皮鹦鹉（其中105只为蓝色）和澳大利亚15个博物馆鹦鹉标本的DNA。他们指出，蓝色鹦鹉携带单突变的MuPKS基因，使该基因编码了一个鲜为人知的聚酮合成酶。
另一个关键实验是比较绿黄鹦鹉和蓝鹦鹉羽毛的基因表达差异。结果显示，MuPKS在绿黄鹦鹉羽毛上高量表达，但是蓝鹦鹉羽毛中的MuPKS的一个单氨基酸被替换了。
研究人员克隆了MuPKS基因，并将其插入酵母基因组以检查该基因是否会表达黄色颜料。结果正如所料。
研究人员说，发现MuPKS突变导致颜色变化是一个意外发现。因为类似的基因几乎存在于所有鸟类。区别在于，非鹦鹉类的其他鸟类羽毛并不表达这个酶，因此这些鸟羽不是黄色。结果证明，基因表达模式赋予了鹦鹉变换的羽色。
“据推测，该基因在非鹦鹉鸟类身上应该具有其他某种作用，但我们现在还不知晓，”Cooke说。
令人诧异的是，研究小组发现，这种酶的高表达大部分集中在在羽毛完全形成后即死亡的鸟羽部分。因此，科学家们怀疑，在该区域细胞死亡之前，一定存在能生产颜色并将颜色沉淀在临近细胞中的细胞。
羽毛颜色对鸟类社交很有影响。研究人员说，他们想了解更多有关这些酶类的控制。Cooke说：“在DNA水平上，研究不同种类鹦鹉之间的颜色差异是一件很有趣的事情。”
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原文检索：Genetic Mapping and Biochemical Basis of Yellow Feather Pigmentation in Budgerigars. Cell Volume 171, Issue 2, p427–439.e21, 5 October 2017
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