ZG科學(xué)家NatureGenetics上發(fā)表屬物種高海拔適應(yīng)遺傳機(jī)制研究成果

屬(Rhinopithecus)屬于靈長(zhǎng)目，猴科，疣猴亞科，包括5個(gè)近緣物種：滇（R.bieti），怒江(R.strykeri )，川(R. roxellana)、黔(R. brelichia)和越南(R. avunculus)。所有物種均被列為紅色物種名錄瀕危物種。除了重要保護(hù)生物學(xué)價(jià)值，屬物種不僅發(fā)展出以樹(shù)葉為食的特化食性，而且占據(jù)了從低海拔到高海拔的生境類(lèi)型（800-4500m）。黔和越南分別生活在ZG貴州和越南北部的低地山區(qū)，滇，川和怒江生活在西藏和ZG中部不同的高海拔區(qū)域。尤其是滇，目前僅存于我國(guó)滇藏交界的高寒森林中，海拔高度都在4000米左右， 是除人類(lèi)外世界海拔分布Z高的靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物。屬物種為研究動(dòng)物對(duì)高海拔環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化遺傳機(jī)制提供了很好的動(dòng)物模型。近年來(lái)基因組學(xué)，特別是進(jìn)化基因組學(xué)的發(fā)展，為系統(tǒng)和整體的揭示自然選擇的遺傳機(jī)制提供了前所未有的機(jī)會(huì)。

云南大學(xué)于黎研究員課題組，ZG科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所張亞平院士課題組， ZG科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所陳勇斌課題組、芝加哥大學(xué)吳仲義教授課題組、和北京基因組所強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，成立聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，對(duì)屬物種高海拔環(huán)境適應(yīng)遺傳機(jī)制開(kāi)展研究。首先，利用二代Ilumina HiSeq2000測(cè)序平臺(tái)，對(duì)一只滇進(jìn)行denovo測(cè)序，并與其他哺乳動(dòng)物的比較基因組分析顯示：滇中顯著擴(kuò)張基因家族中的基因顯著富集在DNA修復(fù)和氧化磷酸化過(guò)程。此外，對(duì)滇和獼猴多個(gè)組織進(jìn)行RNA測(cè)序和比較轉(zhuǎn)錄組分析顯示：能量代謝相關(guān)組織(心臟和肌肉)中高表達(dá)基因富集在與氧化磷酸化和心臟肌肉收縮相關(guān)通路。

接下來(lái)，對(duì)同屬的黔，怒江和越南各一個(gè)個(gè)體進(jìn)行全基因組重測(cè)序，并結(jié)合已經(jīng)發(fā)表的川denovo基因組，通過(guò)比較基因組學(xué)分析，在三個(gè)高海拔物種中（滇，怒江和川）發(fā)現(xiàn)6個(gè)基因中的8個(gè)共有氨基酸替換，與肺功能，DNA修復(fù)和血管生成相關(guān)。對(duì)其中與DNA修復(fù)相關(guān)的CDT1的紫外輻照實(shí)驗(yàn)表明突變型相對(duì)于野生型具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性。推測(cè)突變有助于在高海拔環(huán)境中對(duì)紫外線的抵抗。對(duì)與血管生成相關(guān)的RNASE4基因檢測(cè)發(fā)現(xiàn)突變型在誘導(dǎo)HUVEC細(xì)胞生成管狀結(jié)構(gòu)方面具有更高活性。推測(cè)突變可能增強(qiáng)RNASE4的血管生成能力，有助于適應(yīng)高海拔環(huán)境。Z后，對(duì)滇一個(gè)群體（20個(gè)個(gè)體）和川三個(gè)群體（26個(gè)個(gè)體）進(jìn)行基因組掃描，發(fā)現(xiàn)了群體之間的重疊和各群體特異的受選擇基因，這些基因與DNA修復(fù)，心臟和血管發(fā)育，缺氧反應(yīng)，能量代謝和血管生成相關(guān)。

本研究基于多層次研究，包括種上和群體的基因組序列分析，轉(zhuǎn)錄組和功能實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)與物種適應(yīng)高海拔環(huán)境相關(guān)的遺傳機(jī)制。以非人靈長(zhǎng)類(lèi)為研究模型，為高海拔適應(yīng)這一復(fù)雜性狀提供一個(gè)新的和更全面的揭示。