围绕着自适应伪装的“色彩特征自主调节”和“环境变化自主探测”这两项核心需求,本文从变色龙皮肤色素细胞、乌贼虹细胞内反光蛋白、以及模式植物拟南芥体内光温受体等三个方面开展基础研究和仿生应用探索,为全新概念的仿生自适应变色伪装系统的构建提供技术基础。(1)变色龙皮肤内含有三类独特的色素细胞,但其调控机理仍未完全解析,且鲜有将三者统筹规划的仿生设计。本文通过对变色龙样品微观结构的观察,明确了黄色素细胞、虹细胞与载黑色素体细胞在皮肤不同颜色区域内的排列层次特点,分析了虹细胞内嘌呤晶体排列在形成色彩、明暗特征过程中的作用,验证了载黑色素体细胞内黑色素蛋白颗粒迁移所造成的体色明暗变化结果,并以此为基础,设计制备了一套从色彩、饱和度、明暗三方面进行色彩调控的“三合一”仿生复合多层变色原理演示装置,真实模仿了变色动物的生理机制,演示和验证了可任意变换色彩并与环境融合的能力。该部分内容可作为自适应变色伪装体系中“颜色调节机构”仿生设计的技术储备。(2)乌贼虹细胞内的反光蛋白是近年的研究热点,却尚未有研究将这类膜蛋白与膜系统进行关联。通过对不同条件下粒径的监测,描述了反光蛋白的自组装行为。在此基础上,利用人工合成囊泡系统模拟细胞膜,首次证明了反光蛋白所具有的自主膜上锚定、促膜融合以及维持膜结构特殊空间构象的能力。进一步地,利用大型多层囊泡体系模拟细胞内外膜结构,构建了成分、结构和形貌均与乌贼虹细胞相似的蛋白-囊泡复合体。这些初始工作,探索了新方法,获得了新发现,揭示了新机制,设计了新模型,可作为头足类变色动物虹细胞结构性变色系统的原理模型,并指导仿生反射、衍射光学器材的设计与构建。(3)鉴于动物环境探测与体内信号转导研究的现实困难,本文以模式植物拟南芥的光、温信号通路为对象,探索可见光和红外探测与伪装所对应的光温敏感受体信息。通过基因芯片技术及R语言、DAVID、GOEAST数据库等生物信息学分析手段,并利用荧光定量PCR检测技术,证明了光、温信号通路在植物体内广泛而密切的联系,并通过突变体表型特征成功验证了光敏色素B这种重要光受体同样对温度变化敏感、是一种光温双受体。这为仿生环境敏感探测器及相关信号传递过程设计提供了一种生物原型。