01摘要
许多生物，包括世界性的果蝇，表现出昼夜节律的可塑性，它们的活动随着黎明-黄昏时间的变化而变化1。这种行为是如何演变的尚不清楚。在这里，我们将黑腹果蝇与经历最小光周期变化的赤道生态专家黑腹果蝇进行比较，以研究昼夜节律可塑性进化的机制基础2。D.sechellia在长光周期下失去了延迟夜间活动高峰时间的能力。在黑腹果蝇/黑腹果蝇杂交种中筛选昼夜节律突变体，确定了神经肽色素分散因子（Pdf）对此损失的贡献。Pdf表现出物种特异性的时间表达，部分原因是顺式调控差异。使用物种特异性Pdf调控序列在黑腹果蝇中进行的RNA干扰和救援实验表明，这种神经肽表达的调节会影响行为可塑性的程度。Pdf调控区在D.sechellia和来自不同纬度的D.melanogaster种群中表现出选择信号。我们提供的证据表明，可塑性赋予了黑腹果蝇在高纬度地区的选择性优势，而D.sechellia可能会因其范围外交配成功率的降低而遭受健身成本。我们的研究结果强调了这种神经肽基因是昼夜节律可塑性进化的热点位点，这可能有助于黑腹果蝇的全球分布和D.sechellia的特化。

02图表简介

a、 D.melanogaster（Dmel）亚群系统发育（左）和Dmel（蓝色）和D.sechellia（Dsec）（橙色）的范围（右），以及菌株的大致收集位点。b、 Dmel（左）和Dsec（右）菌株采集点的近似光周期变化（www.srrb.noaa.gov）。c、 上图为在指定光周期下Dmel和Dsec的平均归一化活性。黄色和灰色条分别表示灯亮和灯灭；垂直虚线表示晚高峰的平均时间；误差条代表s.e.m.中间的方框图（方法），描绘了每个光周期下个体苍蝇的傍晚高峰时间。底部，饼图表示保持有节奏行为（颜色）或没有明显周期性（灰色）的苍蝇比例。n、 12:12小时LD：CS（18），OR（21），07（24），28（19）；14:10时LD：CS（22），OR（22）、07（19）、28（13）；16:8时LD：CS（18），OR（21），07（24），28（19）；18:6时LD：CS（22），OR（23），07（21），28（11）；20:4小时LD：CS（21），OR（22），07（19），28（18）。d、 左侧，在12:12 h LD下，早晨活动高峰期间Dmel和Dsec的平均归一化活动（c的-6至+6 h数据）。虚线框突出显示黎明前的时期。对，黎明前个体苍蝇的平均标准化活动。n： CS（89），或（93），07（95），28（91）。e、 双图绘制了每个菌株从12:12小时LD的最后2天到DD的转变。虚线框突出显示DD期间的早晨活动高峰期，-3至+3小时。n：CS（29），OR（32），07（29）、28（22）。灰色条表示DD.f期间主观开灯的时间。对于来自d.c、d、f的苍蝇，从开灯开始的早晨高峰时间，字母A-d表示显著差异，P<0.05（采用Bonferroni校正的成对Wilcoxon检验）。E、 春分；S、 冬至。

a、 D。黑腹果蝇昼夜节律钟。箭头表示转录激活，钝端连接器表示抑制/降解，虚线表示假设的连接。b、基因筛查的交叉方案。第四条染色体未显示。c、说明杂交基因型所追求的行为表型的示意图。d，16:8 h LD下指定基因型的平均归一化活性。n：CSW（16）、Pdf01/CSW（47）、07/CSW（25）、28/CSW（23）、07/Pdf01（37）、28/Pdf0140、07（24）、28（19）。全屏结果如扩展数据图3.e所示，d中描述的苍蝇的傍晚高峰时间*P<0.05，***P<0.001（经Bonferroni校正的Wilcoxon检验）。仅对具有相同遗传背景的对照和试验杂交种进行了比较。f，在12:12 h LD下指示基因型的平均标准化活性，说明在测试杂交种中显示早晨活性降低的突变。虚线框突出显示了用于量化黎明前活动的黎明前区域，即灯亮前3小时。误差条表示s.e.m。全屏结果如扩展数据图5.g所示，f中所示基因型的平均归一化黎明前活动**P<0.01，***P<0.001（Wilcoxon检验将每个试验杂交种与适当的对照杂交种进行比较，并进行Bonferroni校正）。h，昼夜节律分子网络，其中早晨活动的屏幕点击以绿色突出显示；用浅灰色表示的基因无法进行测试（方法）。mRNA、信使RNA；NS，没有显著差异。

a、 黑腹果蝇昼夜节律钟神经元网络示意图。突出显示Pdf阳性LNvs和l-LNvs。在12:12小时LD下2小时，指定菌株脑上Pdf（绿色）和钙粘蛋白-N（品红色）的免疫荧光。b-d，左，在指定时间点，12:12 h LD下菌株的s-LNv胞体（b，d）和轴突末端（c）中Pdf-smFISH（b）和Pdf免疫荧光（c，d）的代表性图像。对，在黎明前的四个时间点对每种菌株进行定量。e、 左，在12:12小时LD下，白天（2小时）和晚上（14小时）指示菌株的s-LNv轴突末端的Pdf免疫荧光。对，使用Scholl分析量化轴突分支复杂性。n： CS 2小时（7），07 2小时（6），CS 14小时（9），07 14小时（8）。f、 上图为Pdf转录报告子的示意图。底部，表达物种特异性Pdf报告基因的黑腹果蝇大脑中Pdf（绿色）、GFP（黄色）和钙粘蛋白-N（品红色）的免疫荧光（2小时）。g–i，左，在指定时间点12:12 h LD（g，i）和16:8 h LD（h）下Dmel和DsecPdf 5'调控报告菌株的l-LNvs（g，h）和s-LNv轴突投射（i）中GFP免疫荧光的代表性图像。对，跨越晚间活动高峰期（g，h）和黎明前时段（i）的时间点的量化。尽管在某些Dsec图像中信号较弱，但在阈值图像中很容易识别出这些结构。b–e，g–i，绘制的值是两个半球的平均值；线连接基因型内时间点的中位数*P<0.05，**P<0.01（经Bonferroni校正的Wilcoxon检验）。比例尺，100μm（a，f），10μm（b–e，g–i）。b–d，g–i，n=每个时间点每个应变5个大脑。a.u.，任意单位。

03 参考文献
Liu Y , Qin Z , Yang X ,et al.High-Voltage Manganese Oxide Cathode with Two-Electron Transfer Enabled by a Phosphate Proton Reservoir for Aqueous Zinc Batteries[J]. 2022.

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