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张亚平课题组揭示锐目猎犬的群体历史及其擅长奔跑的遗传机制
2023-09-15 来源:分子进化与基因组多样性学科组 作者:柳延虎
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  家犬大约在1万五千年前到4万年前从欧亚大陆的灰狼驯化而来,现培育出超过400个品种。但其中大多数品种都是在距今200年内的维多利亚时期或更晚的时间培育出来的。锐目猎犬是一类辅助早期人类狩猎的家犬品种,这类家犬依靠视觉辨认目标并高速奔跑进行捕猎,有的锐目猎犬品种甚至具有8000年的种群历史。不同品种的锐目猎犬都具有细长的四肢、深而窄的胸腔、低体脂率和特化的心血管系统等表型特征,其遗传基础尚不清楚。 

  为深入解析锐目猎犬的群体历史和表型特征的遗传机制,中国科学院昆明动物所张亚平院士课题组与王国栋课题组、瑞典皇家理工学院的Peter Savolainen课题组、俄罗斯科学院生态与进化研究所的Andrey Dmitrievich Poyarkov课题组以及克尔曼沙希德贝赫什提大学的Ali Esmailizadeh合作,利用128只锐目猎犬、50只品种犬、60只土狗和31只灰狼的全基因组数据,进行了群体历史和全基因组选择信号扫描分析。在群体聚类分析中,研究者发现来自非洲、欧洲和中东的锐目猎犬分别与相近地区其它家犬具有最近的聚类关系(图1)。群体历史模拟发现多起源历史模型有最高的似然值,研究者认为尽管锐目猎犬具有相似的表型,但具有多起源的遗传特征,很可能是各地育种者在当地分别培育的。研究者还发现来自非洲的锐目猎犬具有与欧亚大陆古代灰狼样品的基因交流,这暗示非洲的锐目猎犬可能具有更古老和复杂的种群起源。 

  在全基因组选择信号扫描中,研究者发现尽管不同地区的锐目猎犬受正选择基因列表有很大不同,但是在1号染色体上42,177,149位置处从T到C的突变频率都显著高于它们的背景群体。该位点位于ESR1基因内,JASPAR数据库预测到该突变可能影响到与转录因子STAT5A的结合。荧光双报告实验证明该突变通过影响Stat5a和ESR1的结合降低了ESR1的表达量。此外,不同地区的锐目猎犬在JAK2基因上共享相似的单倍型,该基因内的点突变chr1: g.93,277,007 T > A在欧洲和中东锐目猎犬中具有显著的突变频率,该突变通过影响Sox5和JAK2的结合降低了JAK2的表达量。通过查阅文献,研究者认为ESR1的表达量降低可能有助于锐目猎犬降低体脂、增加骨骼肌重量和骨密度,而JAK2的表达量降低则可能有助于保护心血管系统。 

  该研究最近以“Multiple origins and genomic basis of complex traits in sighthounds”为题被学术期刊Molecular Biology and Evolution接收(https://doi.org/10.1093/molbev/msad158)。黎武略 (中科院昆明动物所博士研究生) 、柳延虎 (中科院昆明动物所副研究员) 、李锦秀 (中科院昆明动物所助理研究员) 和丁梦婷 (中科院昆明动物所博士研究生) 为共同第一作者,张亚平院士、王国栋研究员、Peter Savolainen教授、Andrey Dmitrievich Poyarkov研究员、Ali Esmailizadeh教授为共同通讯作者。该研究得到春城高层次创新创业团队项目、国家自然科学基金、国家重点研发计划和中科院青促会等基金资助。 

  

图1 锐目猎犬的采样地和群体聚类分析  


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