動物生態與保護遺傳學研究組關於大熊貓種群曆史與適應研究取得突破性進展
必威在线网址 魏輔文研究員領導的動物生態與保護遺傳學研究組攜手深圳華大基因研究院、臥龍大熊貓研究中心、成都大熊貓研究基地、陝西野生動物救護與研究中心和北京動物園等多家單位,運用高通量基因組測序技術,在大熊貓種群曆史和種群適應研究中取得了突破性的進展。這項題為“Whole-genome sequencing of giant pandas provides insights into demographic history and local adaptation”的研究成果於12月16日在線發表於Nature Genetics(自然·遺傳學),並將作為該刊2013年第1期的封麵文章。
大熊貓被譽為我國“國寶”,更是世界物種保護的象征。大熊貓曆史上曾廣布於中國東南大部,甚至東南亞部分地區,但是目前隻分布於秦嶺、岷山、邛崍、大相嶺、小相嶺和涼山六個山係中,種群數量約2000隻。雖然最早的大熊貓(始熊貓)可追溯到7-8百年前的晚中新世,但在進化的曆史長河中,大熊貓的種群波動、種群分化、曆史成因及其對環境的適應則鮮為人知。
借助第二代高通量測序技術,該研究小組從來自於六個山係的野生大熊貓種群中獲得了大約13,000,000個單核苷酸多態性(SNP)位點。分析結果顯示,現生大熊貓可分為三個遺傳種群(秦嶺、岷山和邛崍·相嶺·涼山種群),每個種群均具有較高的遺傳多樣性。結合已經發表的大熊貓“晶晶”基因組信息,研究人員重建了從始熊貓起源到大熊貓現生種的種群動態和種群分化曆史及現生種群形成的曆史原因。在進化的曆史長河中,大熊貓種群表現為兩次顯著的擴張和收縮,而現存的三個遺傳種群則是由兩次種群分化而得以形成。結合中國的古地質資料,研究者認為大熊貓種群的兩次擴張和兩次收縮與古氣候動蕩密切相關,表現為由冰期氣候寒冷而導致的種群縮小甚至到瓶頸,而間冰期氣候回暖為大熊貓種群擴張提供了有利條件,而近三千年以來的人類活動則是導致大熊貓近期種群變化的主要因素。獨特的秦嶺種群大約在30萬年前開始分化,與第四紀倒數第二個冰期的發生相一致;而岷山和其它種群的分化大約在2,800年前,可能與人類活動相關。在現存大熊貓種群中,研究者檢測到了受到自然選擇的基因,其中在秦嶺和其它大熊貓種群之間,兩個苦味受體基因受到正選擇作用,可能與秦嶺大熊貓取食更多的含苦味物質的竹葉有關。
該研究為大熊貓的保護提供了種群基因組水平上的科學依據,建議在大熊貓放歸工程中考慮該研究所揭示的不同遺傳背景的種群和特定種群的環境適應等問題。該研究也為其它瀕危動物保護提供了研究的範例。
這項研究得到國家自然科學基金重點項目、中科院知識創新工程方向性項目和國家林業局的資助。
文章鏈接:http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.2494.html

