论文部分内容阅读
高原气候所特有的低氧、低压、低温和强辐射的环境对生物的生存和繁衍来说是一个巨大的挑战。高原适应性进化是近几年的一个热门研究方向,特别是对青藏高原上人类和动物高原适应及其机制的研究备受关注。藏獒作为青藏高原上特有的一种古老品种犬,经过长期的进化,已经适应了青藏高原的低氧环境。然而藏獒与生活在同一区域的西藏灰狼在基因组水平上是否有发生过基因交流还不清楚,因此本文对此展开了研究。本文利用已公布的家犬和灰狼全基因组重测序数据,包括藏獒、低海拔土狗、品种犬、高海拔灰狼和低海拔的灰狼,来探索藏獒的高原适应性机制及其来源。以藏獒为目标群体,以低海拔的盈江土狗和高海拔的西藏灰狼为祖先群体,对22个样品(10只藏獒、2只西藏灰狼和10只盈江土狗)的常染色体进行检测。结果发现藏獒和西藏灰狼存在显著的基因流,其比例为11%。PCAdmix结果显示,10只藏獒的常染色体基因组中都有来自于西藏灰狼的区域,最高的比例为0.89%,最低的比例为0.62%。针对藏獒有一部分基因区段来源于西藏灰狼这一观察结果,文中挑选出在20个单倍体中至少14单倍体共享的区域(P=0.011),共找出两个区域,即chr10:48,563,580-48,679,855 和 chr21:28,069,514-28,119,769。其中 chr10:48,563,580-48,679,855区域和EPAS1基因有85.38%的重叠,包括可能影响蛋白功能的4个非同义突变;而chr21:28,069,514-28,119,769这一区域包括完整的ENSCAFG00000006135基因,该基因位于HBB基因簇的上游,有研究发现此基因与HBB基因簇有一个强的连锁,对比高海拔的藏獒和西藏灰狼与低海拔的盈江土狗,发现ENSCAFG00000006135基因上有两个与高海拔相关的非同义突变。针对藏獒中来源于西藏灰狼的包含EPAS1基因的区域,可能是基因渗入、趋同进化或者不完全谱系分解造成的,本文对这三种假说进行了分析。利用重组率和分离时间计算出这一区段发生重组的理论长度为7.2kb,而实际上这一区段至少为116.3 kb,是理论长度16倍,P=1.04 x 10^(-7)。此结果表明了经过这么多世代的重组,保留这么长的片段区域是非常困难的,所以排除了不完全谱系分解的可能性。这一区段的编码区构树结果和非编码区构树结果保持一致,排除趋同进化的可能性。模拟这一区段的在不同的选择强度(200,500,1,000和2,000)和不同的初始衍生等位基因频率(0.01和0.05)下的选择位点数量并与实际观测值相比,所得结果也排除了趋同进化的可能性(P<0.000002)。对这一区段进行了单倍型分析,结果展示了藏獒和西藏灰狼共享同一模型,而盈江土狗则是另一个模型。这些结果共同说明了藏獒中发挥高原适应性的基因EPAS1,可能来自于西藏灰狼的基因渗入。