雉雞的種群基因組學與適應性進化研究

《雉雞的種群基因組學與適應性進化研究》是依託中山大學，由劉陽擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：雉雞的種群基因組學與適應性進化研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉陽
• 依託單位：中山大學

中文摘要

如何從基因組水平檢測自然選擇、中性過程和種群歷史等力量對於生物微進化的影響是進化生物學所面臨的挑戰之一。廣布於歐亞大陸的雉雞（Phasianus colchicus）的不同地理種群具有明顯的表型和遺傳分化，形成對不同地理氣候條件的適應，是研究物種分化和適應等微進化機制的理想物種。本項目擬採用基於高通量測序的簡化基因組技術RAD-seq，結合生物信息學、種群遺傳學方法對雉雞的種群基因組學進行研究，系統性地探討雉雞分化過程中各種進化力量的模式與規律；特別是在基因組水平尋找與雉雞表型變異及適應不同地理氣候條件相關的候選基因，並在雉雞世界分布區內的更大群體中驗證這些基因的分布頻率，旨在揭示廣布生物遺傳分化模式和適應機制。相關研究成果促進了對非模式生物微進化機制的深入理解，為建立與完善野生鳥類大規模種群基因組學和適應性進化研究提供可擴展性的解決方案，對保護和利用雉雞種質資源具有重要價值。

結題摘要

廣布於歐亞大陸的雉雞(Phasianus colchicus)的不同地理種群形成明顯的表型和遺傳分化，具有對不同地理氣候條件的適應，是研究物種分化和適應性進化等微進化機制的典型物種。本項目採用基於高通量測序的簡化基因組技術RAD-seq技術開發了不同類型的分子標記，結合生物信息學、群體遺傳學方法對雉雞的群體結構、群體歷史和適應性進化進行研究。本項目獲得28個亞種總計1007號樣本，是迄今為止最全、數量最多的雉雞樣品庫。我們基於多基因系統地理學的分析發現，雉雞分為八個系統進化支系，其中位於橫斷山脈的支系是雉雞的祖先類群。推測雉雞起源於中國西南部，從中、晚更新世開始向亞洲腹地和東亞地區擴散。青藏高原的隆起導致了亞洲內陸的乾旱區及東亞南亞季風區的形成，山脈、沙漠的擴張促進中亞地區四個雉雞支系的斑塊化分布。在東亞地區，雉雞呈東、西部分化以及島嶼促進了東部群體分化為三個支系。基於“隔離-遷移”模型估算支系之間的基因流，概括為鄰域支系之間存在顯著基因流和不同程度的基因漸滲，而異域支系之間存在較弱的基因流或者完全阻隔。除了東亞東部的群體明顯擴張和塔里木盆地群體群體下降外，其他5個進化支的雉雞的有效群體大小在歷史上都比較穩定。同時，取得了一隻雉雞torquatus亞種的雄性個體進行全基因組從頭測序，首次獲得了一隻高質量的雉雞基因組（contig N50為178 Kb，scaffold N50為10.1 Mb），以此作為參考基因組，獲得11個群體107隻個體的簡化基因組數據，進行群體遺傳分析，證實了中國雉雞群體內部的自西向東存在顯著的遺傳多樣性分化，在亞洲季風性氣候與大陸性氣候分界線即中國中部地區存在著基因漸滲，並發現了與氣候變化、羽色相關的候選基因。本研究提供了雉雞的大量基因組資源和分子標記，初步揭示了氣候變化如何影響雉雞的起源、分化和適應性進化，對保護和利用雉雞種質資源具有重要套用價值。