金絲猴屬物種高海拔和食性適應的遺傳機制研究

《金絲猴屬物種高海拔和食性適應的遺傳機制研究》是依託雲南大學，由於黎擔任負責人的國家自然科學基金資助重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：金絲猴屬物種高海拔和食性適應的遺傳機制研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：於黎
• 依託單位：雲南大學

內容簡介

在很短的物種分化時間裡，金絲猴屬物種除了占據從低海拔到高海拔的生境類型，而且又發展了從蟲果到樹葉的特化食性，是研究近緣物種進化中生物適應快速變化環境的很好的系統。該項目旨在綜合套用基因組學和生物信息學等研究手段，通過測定並比較金絲猴屬中兩個近緣種—— 滇金絲猴和越南金絲猴的基因組變異特徵，系統地研究金絲猴屬物種高海拔和葉食性適應進化的分子機制。通過挖掘基因組中各種可能受到自然選擇的區域，獲得大量與高海拔和獨特葉食性適應相關的功能基因，並進行代謝通路注釋與富集化分析，闡明金絲猴適應高海拔和獨特食性相關的基因網路，全面揭示金絲猴高海拔和葉食性適應進化的分子基礎，從而為形成動物對環境適應性進化的遺傳機制的系統認識以及一些重要理論問題，如基因對適應性狀的影響和意義以及自然選擇對基因變異的作用等做出貢獻。

結題報告

該項目旨在綜合套用基因組學和生物信息學等研究手段，通過測定並比較金絲猴屬物種的基因組變異特徵，系統地研究金絲猴屬物種高海拔和葉食性適應進化的分子機制。項目實施期間，按照研究計畫執行。通過測定5種金絲猴屬物種及金絲猴群體基因組數據以及轉錄組信息，通過比較基因組學，群體基因組學和比較轉錄組學研究，得到以下結果：1. 滇金絲猴獨特葉食性和高原環境適應性進化分子機制：滇金絲猴denovo基因組和其他哺乳動物基因組比較發現RNA合成和代謝,脂肪酸合成,胃腸道黏膜保護和解毒因子相關基因，發生基因複製和擴張以及受到正選擇作用。滇金絲猴denovo基因組和20個滇金絲猴個體(10X/個)比較：DNA損傷修復,能量代謝,調節造血細胞分化,心臟功能,血管發育和肺部功能相關基因,發生基因複製和擴張以及受到選擇作用。滇金絲猴和獼猴各11個組織的轉錄組比較發現與消化系統(小腸,大腸和胃)和能量代謝相關組織(心臟和肌肉)中高表達基因在物種間的組織比物種內不同組織之間表現出更大的相似性, 消化系統組織中高表達基因富集在與氮源代謝和胰臟分泌相關通路。能量代謝組織中高表達基因富集在與氧化磷酸化和心臟肌肉收縮相關通路。2. 對5個金絲猴物種的基因組數據分析結果鑑定出在三個高海拔物種中，有16個基因的18個替換，即是三個高海拔物種共有的胺基酸替換，又同時受到了正選擇作用。其中有6個基因發現與血管生成, 呼吸纖毛運動，DNA修復和肺部功能相關，提示著這些基因可能是三個高海拔物種適應高原環境的關鍵基因。此外，基於1個滇金絲猴群體和川金絲猴群體重測序基因組數據進行選擇分析發現在這些群體中，9個基因與血管功能, 心臟功能，能量代謝和DNA修復等相關。此外，對群體中特異基因進行分析，發現有20個基因與血管功能, 心臟功能，能量代謝, DNA修復等相關。 該研究挖掘到與金絲猴高原環境和食性適應相關的新的關鍵基因，全面揭示金絲猴高海拔和葉食性適應進化的分子基礎。項目實施期間，發表SCI論文1篇和國核心心刊物1篇，已修回論文1篇（Nature Genetics）和投稿論文1篇。項目實施期間，項目主持人參與獲得雲南省自然科學獎一等獎1項（排名第4）。項目主持人獲得“第十屆中國青年女科學家獎”，入選“雲嶺學者”。培養研究生3名。完成了計畫任務，達到了預期目標。