Cell子刊 | iScience发表高质量乌苏里貉参考基因组,解密一丘之“貉”生态入侵的遗传基础

2023-01-29 462CNGBdb

2022年10月,华大生命科学研究院联合东北林业大学组装了迄今为止最高质量的乌苏里貉参考基因组,并成功将组装的基因组主干片段定位到27条染色体上且鉴定出了性染色体,揭示了貉生态入侵的基因组学基础。研究成果以封面文章形式发表于Cell子刊iScience杂志。

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支持本研究结果的数据已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号为:CNP0002053

研究背景

貉的皮毛丰厚浓密,是良好的皮草制作原料。上世纪中叶,貉被苏联引入作为毛皮经济动物,但因管理不善等原因,常有个体逃到野外。经过100年的时间,貉从东亚迅速扩散到整个亚欧大陆,并被欧洲IAS(欧盟入侵物种名录)列为重要的入侵物种。

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此外,近年来,在国内上海、南京、武汉等城市地区也出现了貉的身影。据推算,仅上海为例,貉的数量就可能达到了5000只以上。貉在城市中表现出了惊人的适应性,藏身环境从洞穴和树根变为了桥墩的裂缝、废弃的下水道等;如果食物短缺,它们就吃垃圾、捡猫粮,在人类世界的夹缝中繁衍生息。

貉之所以能够快速从东亚入侵欧洲并适应各种环境,与其拥有的多种高适应性的生物学特征密不可分。

貉的孕期约为两个月,一胎可产6-8只幼崽,高繁殖率保证了貉种群的持续扩张和繁荣。

貉的食谱不仅包含鸟、蛙、蛇等动物性食物,还包含了浆果、根茎、真菌等植物性食物,这种杂食性使得貉在食物短缺的季节能够自由地转变食物来源。

而强大的免疫系统可以帮助貉抵御外界各种病原体的感染,冬眠则能帮助貉度过恶劣的严冬。

这些生物学特征,都是貉能成功入侵亚欧大陆并在多种环境下成功栖息的关键因素。

研究内容

通过比较基因组学,研究团队揭示了上述一系列貉的生物学特征的遗传基础。

在杂食性方面,团队发现了貉完整的味觉受体基因,且许多与消化、采食、解毒等相关的基因都受到了正向选择。尤其发现GST(与肝脏解毒功能有关的酶)相关基因家族发生了显著扩张。

而繁殖方面,团队在TDRD6和ZP3基因中发现了貉特异性的氨基酸突变,这些突变引起了蛋白质结构的变化,可能是貉高繁殖率的重要遗传基础。

同时,团队也在貉的基因中发现了大量与能量代谢相关的通路,而受到正向选择的基因中也包含了大比例的免疫相关基因。这在一定程度上解释了貉携带大量病原微生物却不致病的遗传机制。

同时,团队也在貉的基因中发现了大量与能量代谢相关的通路,而受到正向选择的基因中也包含了大比例的免疫相关基因。这在一定程度上解释了貉携带大量病原微生物却不致病的遗传机制。

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最后,研究还对貉的种群历史和遗传多样性进行了系统调查,发现貉虽然遗传多样性保持了较高的水平且对环境变化的适应能力较强,但是其有效种群大小却在一直保持下降趋势。

这提示我们,虽然貉生存弹性很大,但是如果作为入侵物种长期受到人类的威胁,也极有可能走向濒危。

该研究由东北林业大学的侯志军教授和徐艳春教授团队以及深圳华大生命科学研究院兰天明副研究员团队共同完成。

参考文献:Lan T, Li H, Yang S, et al. The chromosome-scale genome of the raccoon dog: Insights into its evolutionary characteristics[J]. Iscience, 2022, 25(10): 105117.

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