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实验室最新研究揭示了家鸡的本地适应遗传学机制

发布时间:2020-10-05    阅读次数:

实验室最新研究揭示了家鸡的本地适应遗传学机制


近日,武汉大学生命科学学院生态学系赵华斌课题组在《CELL》子刊《iScience》(IF=4.4)在线发表了最新研究成果“Genomic analyses reveal genetic adaptations to tropical climates in chickens”。该研究通过基因组学分析揭示了家鸡适应热带气候的遗传学机制。

家鸡是重要的农业经济动物,在4000 - 4500年前由红原鸡驯化而来。家鸡的驯化是人类驯化及自然选择共同作用的结果。人类活动促进的全球范围内家鸡的遗传扩散与交流。家鸡能够适应各种严酷的自然环境,其中,鸡的高海拔适应性遗传机制已经被广泛研究,然而,家鸡对热带环境(炎热和干旱)的遗传适应性仍然知之甚少。本研究通过对已发表67只鸡进行群体基因组分析,其中包括了46只藏鸡,5只红原鸡,11只斯里兰卡本地鸡以及5只沙特阿拉伯本地鸡,部分研究发现进一步在最近发表在《Cell Research》上的863只鸡的群体基因组数据得到了验证。鉴于当前和未来全球气候变暖的影响,该研究为鸟类和其他动物适应热带气候的遗传机制提供了见解,并为禽类病毒的育种设计和医学研究提供了实用价值。

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该研究首先分析了的家鸡群体结构,并利用TreeMix与D-statistics算法模型发现了藏鸡到斯里兰卡和沙特阿拉伯本地鸡的基因流动信号。该结果支持了中国本土鸡品种可能通过陆上或海上丝绸之路被运到斯里兰卡和沙特阿拉伯的假设。

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接着进行群体基因组选择分析,为了避免红原鸡作为参照群体带来更多人工驯化的基因组印记的噪音信号,并结合了群体遗传混合基因流的分析结果,我们设计了以部分藏鸡群体作为相似的驯化程度的参照群,我们识别了12个选择消除基因共同参与了热带沙漠(沙特阿拉伯)和热带季风岛(斯里兰卡)气候的适应。尤其在热带沙漠气候环境中,研究发现了TLR7ZC3HAV1的优势等位基因型在家鸡对人畜共患疾病的防御具有免疫适应性。群体选择分析的结果进一步在最近发表在《Cell Research》上的863只鸡的群体基因组数据得到了验证。

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研究进一步通过群体基因型重构的沙特阿拉伯本地鸡的基因序列,并结合5个鸟类(火鸡,黄喉沙鸡,家鸽,南非鸵鸟,白喉䳍)与5个哺乳动物(家牛,猪,双峰驼,人,小鼠)的基因信息,通过JTT-fgene氨基酸替代模型发现了鸟类和哺乳动物适应热带沙漠气候的趋同演化过程中的遗传分子特征,结果显示参与花生四烯酸代谢的四个基因(OC90PLA2G12BGPR17TNFRSF11A)发生了趋同进化。

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武汉大学生态学系博士研究生田仕林与中国科学院动物所周旭明博士为共同第一作者,赵华斌教授与四川农业大学李地艳教授为论文共同通讯作者,西藏大学理学院生态学中心的扎西平措与赵宁参与该研究,武汉大学为第一及通讯作者单位。该研究得到国家自然科学基金(31722051,31672272),湖北省自然科学基金(2019CFA075),四川省科技项目(2019JDTD0009,20GJHZ0069和20SYSX0249)和霍英东教育基金会高等院校青年教师基金(161026)等项目的支持。


    论文链接:https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(20)30836-1