新生或新發突變（de novo mutations,DNMs）指的是在父母生殖細胞或受精卵中，由於DNA複製（“複製驅動型”）或DNA損傷修複（“損傷誘導型”）自發產生並遺傳給子代的突變。它為物種進化提供了“原材料”，也是許多散發性遺傳疾病的主要來源。新生突變的發生速率（即突變率）及其特征在許多物種之間以及物種內部的不同性別、個體、染色體之間，甚至染色體的不同區域間都存在差異。然而，鳥類的新生突變研究長期以來較為有限，尤其缺乏對突變特征的深入探索。

近日，必威精装版app西汉姆联 王代平研究團隊以雀形目中的重要代表物種——斑胸草雀為研究對象，揭示了該物種新生突變的特征和分布。

研究人員基於兩個不同質量的參考基因組，對包含16個子代的4個斑胸草雀家係進行新生突變的檢測，分別發現了122和139個候選新生突變位點（圖1），並估算突變率分別為6.14 × 10^-9和6.36 × 10^-9/堿基/代。這兩個不同基因組組裝版本得出的結果高度一致，進一步驗證了突變率的準確性。該研究結果為雀形目鳴禽的進化與遺傳研究提供了重要參數。

通過對突變位點特征的分析，研究者發現斑胸草雀的突變率呈現顯著的性別差異，約80%的新生突變由父係傳遞（圖2）。這一發現與人類等哺乳動物的研究結果相符，表明精子發生過程經曆了多次DNA複製，積累了更多突變。進一步分析發現，這種父係偏向的突變主要發生在堿基轉換類型（如A > G,C > T）中，尤其是C > T突變在雄性中更為常見；而在顛換類型的突變中未觀察到顯著差異（圖3）。由於堿基轉換突變多與DNA損傷修複過程相關，研究結果表明DNA損傷修複可能驅動了父係突變偏向的產生。

鳥類為ZW性別決定係統，Z染色體主要在雄性中遺傳，因此預期在父係偏向的模式下，Z染色體的突變率應高於常染色體。研究結果證實了這一預期，發現Z染色體的突變率比常染色體高約4倍，但這一比例遠超出其在雄性中停留時間所能解釋的預期增長。這一發現表明，除了性染色體的遺傳特性外，可能還有其他因素（如DNA修複機製的效率差異）導致性染色體上的突變率升高。

此外，研究人員還探究了新生突變在斑胸草雀基因組中的分布（圖4），發現其與重組熱點或基因區域無顯著關聯，進一步驗證了突變的隨機性。

該研究論文於2024年10月2日以“Characterization and distribution of de novo mutations in the zebra finch”為題在線發表在Communications Biology期刊上。必威在线网址 梁茜茜博士（現工作單位：北京協和醫學院）、博士生楊帥為共同第一作者，王代平研究員為通訊作者，德國弗萊堡大學Ulrich Knief博士參與了該研究。該研究得到了中國科學院率先行動引才計劃、第三次新疆綜合科學考察、國家自然科學基金委（32270452）等項目的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s42003-024-06945-5

圖1  本研究使用的斑胸草雀家係。子代中標注的數字表示利用兩個參考基因組分別檢測到的新生突變數目。

圖2  兩個參考基因組版本中的新生突變的親本來源（紅色表示母源，藍色表示父源）。

圖3  兩個參考基因組版本中的新生突變的類型。(A)(B)顯示了各類型的絕對頻數；(C)(D)顯示了母源和父源突變的相對頻率。星號突出顯示了母源和父源之間新生突變類型相對頻率的差異（P < 0.05）。

圖4  兩個參考基因組版本中的新生突變的分布。(A)(B)左側條形圖顯示每個染色體上的新生突變數量，右側條形圖代表染色體，不同形狀和顏色標記了新生突變的位置。(C)(D)表示染色體大小與每個染色體上新生突變數量