国宝大熊猫一向以其标志性的黑白毛色为人们所熟知。然而，在秦岭野生大熊猫种群中，却出现了一种罕见的毛色突变体——棕白色大熊猫（以下称棕色大熊猫）。1985年，人们在陕西佛坪自然保护区首次发现并救护了一只雌性棕色大熊猫“丹丹”，丹丹于2000年患病去世。2009年，雄性棕色大熊猫“七仔”在幼年时于佛坪保护区被发现，后被救护至陕西楼观台珍稀野生动物抢救饲养中心在圈养环境下正常生活。迄今为止，有实体或照片的棕色大熊猫仅有七例，其中三例来自佛坪县，两例来自洋县，太白、周至二县各有一例。这种极其稀有的棕白毛色使其愈发憨态可掬，大熊猫七仔如今更是国宝中的“明星”。这种非同寻常的棕白毛色表型究竟是如何形成的，又为何仅在秦岭山系种群中发现，一直是公众和研究人员迫切渴望解开的谜团。

中国科学院动物研究所、江西农业大学魏辅文院士研究团队长期关注秦岭野生大熊猫中出现的罕见棕白毛色表型，利用在佛坪自然保护区长期收集的野生大熊猫的生态学和遗传学数据及圈养繁育信息，建立了与棕色大熊猫七仔相关的两个家系，确定了棕白毛色的常染色体隐性遗传模式。基于三代测序数据的染色体水平大熊猫基因组组装、七仔两个家系的全基因组重测序数据和种群水平的全基因组重测序数据，研究团队鉴定了Bace2基因第一外显子25bp缺失突变是棕色大熊猫最有可能的遗传基础。研究团队进一步利用转录组测序数据确认了Bace2基因结构的完整性，同时在RNA水平验证了该突变在棕色大熊猫中真实存在。为进一步探究该缺失突变与棕色变异关联的可靠性，研究团队对其它192只秦岭、非秦岭、或杂交的黑白大熊猫Bace2基因的该缺失变异区段进行PCR和Sanger测序,结合35只全基因组重测序个体共227只大熊猫个体，最终确认仅两只棕色大熊猫存在纯合25bp缺失，四只秦岭黑白色大熊猫和一只圈养黑白色大熊猫为杂合子，而其它黑白色大熊猫均为野生型纯合子。

研究人员使用CRISPR-Cas9基因编辑技术在C57BL/6J品系小鼠中构建了同源区段敲除的小鼠模型，发现所有Bace2^-/-小鼠的毛色浅于野生型毛色。 显微观察发现，相较于1月龄生长期，4月龄休止期的小鼠毛发中色素缺乏的情况更为显著。对小鼠背部毛发进行透射电镜观察并统计单个细胞内的黑素体数量和截面积，Bace2^-/-小鼠出现与棕色大熊猫相似的黑素体数量显著减少和截面积显著减小的现象。

相关研究成果于2024年3月5日以“Taking a color photo: A homozygous 25-bp deletion in Bace2 may cause brown-and-white coat color in giant pandas”为题在美国国家科学院院刊（PNAS）发表。该项研究由中国科学院动物研究所、秦岭大熊猫研究中心等单位合作完成。中国科学院动物研究所博士后官登峰、博士研究生孙淑妍为本文的共同第一作者，中国科学院动物研究所、江西农业大学魏辅文院士和中国科学院动物研究所胡义波研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院B类先导专项、江西省自然科学基金重点项目和中国科学院青年创新促进会等项目资助。

文章链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2317430121

图1. 棕白大熊猫和黑白大熊猫毛发性状

图2. 棕色大熊猫家系和Bace2突变候选位点

图3. Bace2敲除小鼠和野生小鼠毛发性状