加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關鍵核心技術，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。
——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構。
——中國科學院辦院方針
——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學院辦院方針
2025年10月24日，National Science Review在線發(fā)表了中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心詹帥研究組與中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所、安徽農(nóng)業(yè)大學等單位合作完成的題為“The genetics and evolution of moth melanism in the absence of strong natural selection”的研究論文。該研究針對茶尺蠖黑化現(xiàn)象開展遺傳和生態(tài)水平的整合研究，揭示了蛾類昆蟲黑化現(xiàn)象的平行演化機制以及黑化現(xiàn)象對茶尺蠖種群分布的生態(tài)影響。
昆蟲的體色變異在自然界中非常普遍；其中，通過擬態(tài)、偽裝等躲避天敵捕食所獲得的競爭優(yōu)勢是驅(qū)動體色變異發(fā)生與演化的主要驅(qū)動力之一。英國樺尺蠖的“工業(yè)黑化”是教科書般的自然選擇例證之一：樺尺蠖成蟲（樺尺蛾）棲息在樺樹等樹干上，灰色型樺尺蛾與樹皮以及樹皮上的地衣顏色接近，可有效避免被天敵捕食（圖1）；工業(yè)革命之后，樹干被煤煙熏黑，灰色型不再與樹干“融為一體”，而黑色型樺尺蛾的比例在工業(yè)污染區(qū)急劇增加。樺尺蛾黑化背后的分子機制近年來隨著分子生物學和組學技術的發(fā)展，逐步得到解析（van’t Hof et al. 2016等）。鱗翅目昆蟲種類眾多，蛾類昆蟲占近90%；但除樺尺蛾外，其它蛾類昆蟲的黑化現(xiàn)象，特別是在其它生態(tài)場景下的黑化機制仍不清楚。
茶尺蠖（Ectropis grisescens）是我國及東亞地區(qū)危害嚴重的茶樹害蟲。在田間，茶尺蠖成蟲（茶尺蛾）具有灰色型和黑色型兩種色型。與樺尺蛾的“開放式”棲息場景不同，在茶園生態(tài)系統(tǒng)中，低矮的茶樹因為密集種植、樹葉遮蔽等，無論是灰色型還是黑色型的茶尺蛾，其躲避天敵的效果都“收效甚微”（圖2）——文獻中亦罕有關于鳥類等捕食茶尺蠖成蟲的記錄。因此，該系統(tǒng)提供了一個可以在缺乏強烈自然選擇（躲避天敵）的情況下，探究黑化現(xiàn)象如何受到其它生態(tài)因子共同影響的獨特研究模型。
在分子水平，通過開展經(jīng)典遺傳學和群體基因組學分析，研究團隊發(fā)現(xiàn)我國不同地域茶尺蠖種群的黑化位點均發(fā)生在Cortex基因座的附近，與遠在萬里之外的英國樺尺蠖的黑化位點高度同源，但彼此系多次獨立起源；提示該基因座是蛾類昆蟲黑化的“熱點區(qū)域”。此外，本研究通過基因編輯等手段，首次在蛾類昆蟲中證實了在該熱點區(qū)域內(nèi)發(fā)揮核心功能的也是先前在蝴蝶中發(fā)現(xiàn)的隱藏其中的非編碼RNA（mir-193；Tian et al. 2024）（圖3）。
在生態(tài)水平，基于多年、不同地區(qū)的田間調(diào)查，研究團隊發(fā)現(xiàn)：雖然黑色型在遺傳上相較于灰色型為顯性性狀，但黑色型茶尺蛾總體上在野外維持在一個相對較低的比例，特別是在北方地區(qū)比例更低（圖4）。基于進一步的行為實驗，研究團隊發(fā)現(xiàn)黑色型相較于灰色型茶尺蛾在常溫下呈現(xiàn)一定程度的繁殖力劣勢，而該劣勢在高溫下得到緩解。研究推測：茶尺蛾因為Cortex基因座（mir-193附近）的頻繁變異，黑化現(xiàn)象反復出現(xiàn)，而黑色種群的比例在野外受緯度適應性和繁殖力等因素共同影響。本研究為理解基因組變異熱點區(qū)域如何頻繁驅(qū)動非適應性表型的演化、并塑造生物多樣性提供了新見解。
分子植物科學卓越創(chuàng)新中心詹帥研究組圍繞昆蟲適應性演化，近年來在緯度和季節(jié)性適應方面取得系列進展（Nature 2014、Cell Reports 2022、Science Advances 2024、Science 2025等）。本研究在揭示尺蠖黑化作用機制的同時，建立了黑化現(xiàn)象與緯度適應的關聯(lián)。研究組博士后劉永健為本論文的第一作者，研究組已畢業(yè)博士生潘云潔和西北農(nóng)林科技大學曹陽慧教授為論文的共同第一作者，詹帥研究員為共同通訊作者。中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所肖強研究員（論文共同通訊作者）及團隊成員王志博、葛超美等為本研究在實驗材料和田間調(diào)查等方面提供了關鍵支持；安徽農(nóng)業(yè)大學王耀輝教授（論文共同通訊作者）為本研究的功能驗證做出了重要貢獻；研究組成員李貴云、劉曉靜、房剛奇博士等也參與了本研究。研究得到國家自然科學基金委和中國科學院項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf441
圖1：“工業(yè)黑化”樺尺蛾的“開放式”生態(tài)場景(Photo credit: Silver birch,AJC1,and Ben Sale on Wikimedia Commons CC BY-SA).
圖2：茶園生態(tài)系統(tǒng)中，茶尺蛾的體色變異對于“偽裝”帶來的躲避天敵優(yōu)勢不明顯（注：該物種近年來又被學界定名為灰茶尺蠖，為與灰色型茶尺蠖區(qū)分，本文延用茶尺蠖通稱）
圖3：通過基因編輯對黑化位點內(nèi)的關鍵非編碼RNA（mir-193）開展功能驗證
圖4：田間調(diào)查顯示黑色型茶尺蛾在自然界維持較低比例，且受緯度分布影響
