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比较基因组学研究揭示结构变异和新基因在家犬驯化中的作用
2018-07-23 | 作者:王国栋 | 来源:分子进化与基因组多样性学科组 | 【小  大】【打印】【关闭】

  中科院昆明动物研究所、动物进化与遗传前沿交叉卓越创新中心张亚平院士和王国栋研究员、中国农业科学院农业基因组研究所阮珏研究员的合作研究成果发表在国际知名期刊《国家科学评论》(National Science Review) 

  (https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwy076/5056169)上。该研究第一次系统的构建家犬在驯化中的结构变异(Structural Variations)图谱、探讨了新基因在驯化中的作用、并指出了大尺度基因组变异在驯化研究中的重要性。 

  张亚平院士课题组长期致力于家养动物的起源和驯化研究(1-2)。因为缺乏家犬的野生近缘种和外群的基因组,前期研究大都集中在单核苷酸多态位点(SNPs)上,而对结构变异这一类大尺度基因组变异研究甚少。结构变异包括大的插入缺失、重复、倒位、易位等,在表型多样性、疾病易感性、环境适应中扮演了重要的作用。本研究通过二代测序和基因组从头组装的方法,获得了灰狼(Canis lupus)和豺狗(Cuonalpinus)的基因组,scaffold N50 分别为6.04 Mb 和 3.96 Mb。通过对家犬、灰狼、豺狗三个犬科物种的基因组比较分析,我们得到家犬驯化特异的结构变异,包括16,315个插入, 2,565个缺失, 443个重复, 16个倒位, 和个15 易位。这些结构变异显著的影响到能量代谢、神经处理过程、和免疫系统相关的基因。更有意思的是,本研究发现家犬基因组中一个通过逆转录转座(retroposition)产生的新基因ENSCAFG00000002440,它作为AKR1B1的新拷贝在小肠和肝脏中高表达,参与脂肪的从头合成和降低高淀粉饮食带来的毒性等功能。这一发现不仅阐明了家犬从肉食性到杂食性的遗传机制,而且展示了新基因在家养动物驯化过程中的作用。本研究为家养动物的驯化研究提供了新的思路和视角。 

  中科院昆明动物所王国栋研究员、中国农业科学院农业基因组研究所邵秀娟、昆华医院白冰博士为本文的共同第一作者,阮珏研究员和张亚平院士为本文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金重大研究计划,中国科学院战略性先导科技专项(B类),中科院青年创新促进会,和中科院信息化专项等项目的支持。 

 

  参考文献: 

  1.Wang G, Zhai W and Yang H, et al. Out of southern East Asia: the natural history of domestic dogs across the world. Cell Research 2016; 26: 21-33. 

  2.     Liu YH, Wang L and Xu T et al.Whole-genome sequencing of African dogs provides insights into adaptations against tropical parasites.Mol Biol Evol 2018; 35:287-298. 

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