朱鹮Ⅰ、Ⅱ類MHC多位點(diǎn)單倍型及其適應(yīng)性進(jìn)化研究.pdf

1、朱鹮(Nipponia nippon)作為世界瀕危物種及國家一級重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物，曾廣泛分布于東亞地區(qū)。但其種群在19至20世紀(jì)因人類及自然破壞而迅速衰退，甚至瀕臨滅絕。而1981年在中國陜西省洋縣重新發(fā)現(xiàn)的7只野生朱鹮則成為目前所有已知個(gè)體的奠基者。如今種群數(shù)量已突破2000只，主要分布于1個(gè)野生種群及6個(gè)人工種群。但由于曾經(jīng)歷嚴(yán)重的瓶頸效應(yīng)及近親交配，其種群在變幻莫測的環(huán)境壓力下仍危機(jī)重重，發(fā)展前景依舊未卜。
　　MHC是脊椎動(dòng)物

2、免疫系統(tǒng)中高度多態(tài)的一種多基因家族，其編碼的蛋白受體能識(shí)別并傳遞抗原，從而啟動(dòng)免疫應(yīng)答，由此成為了一種熱門的適應(yīng)性分子標(biāo)記。但目前MHC的種群研究多集中于等位基因水平，且相關(guān)的朱鹮研究匱乏。鑒此，本文以7個(gè)朱鹮種群共307只個(gè)體為研究對象，基于實(shí)驗(yàn)室已構(gòu)建的BAC文庫物理圖譜，完整建立了一套MHCⅠ、Ⅱ類基因的標(biāo)記系統(tǒng)，并在多位點(diǎn)連鎖單倍型水平輔以微衛(wèi)星中性標(biāo)記，對MHC進(jìn)化機(jī)制、遺傳變異、種群分化、適應(yīng)性潛力、保護(hù)策略等多個(gè)方面進(jìn)行探

3、討。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)對BAC中5個(gè)Ⅰα座位的exons2、3分型結(jié)果顯示，Nini-UCA、-UEA為單態(tài)，Nini-UAA、-UBA、-UDA為二態(tài)，且UBA、UDA的等位基因均僅單個(gè)沉默的堿基差異。組織表達(dá)檢測顯示，UAA強(qiáng)表達(dá)于所有組織，UEA弱表達(dá)于所有組織，而UBA、UCA、UDA則在組織間具有表達(dá)強(qiáng)弱的差異。cDNA全長序列表明，UEA提前終止于exon5。綜合以上結(jié)果及序列分析判斷UAA為主要經(jīng)典座位，

4、UBA、UCA、UDA為次要經(jīng)典座位，UEA為非經(jīng)典座位。
　　(2)結(jié)合重組及系統(tǒng)發(fā)育分析推測UBA和UCA（或UDA）可能分別為早期的主要和次要基因，通過復(fù)制與重組產(chǎn)生了UAA和UEA。而基因組全長序列幾乎一致的UCA和UDA，則揭示了朱鹮內(nèi)的一次近期座位復(fù)制事件。
　　(3)對BAC中4個(gè)Ⅱα（DAA）和4個(gè)Ⅱβ(DAB)座位的exon2分型結(jié)果顯示，除Nini-DAB1具4條等位基因外其余座位均單態(tài)，而Nini-DA

5、A2、-DAA3、-DAA4和Nini-DAB2、-DAB3、-DAB4在個(gè)體間具有分布差異，造成Ⅱ類區(qū)的結(jié)構(gòu)多態(tài)，所有等位基因均表達(dá)?；谒孝蝾愖缓廷耦愔饕籙AA的等位基因組合分布，共識(shí)別出7種單倍型，同時(shí)針對具有結(jié)構(gòu)差異的Ⅱ類區(qū)獲取了其在各單倍型中的完整基因組序列。
　　(4)7種單倍型又分為四組，即HT01（BAC單倍型），HT02、06，HT03、07，HT04、05，每組內(nèi)Ⅱ類區(qū)相同但UAA等位基因不同，而四組分

6、別具有4、3、2、1個(gè)串聯(lián)重復(fù)的“αβ”單元（包含一對DAA、DAB座位）。在所有單倍型中，DAA2、DAA3、DAA4的序列幾乎一致，為復(fù)制關(guān)系，且明顯區(qū)別于DAA1;而DAB較為復(fù)雜，多條序列具有重組造成的鑲嵌式結(jié)構(gòu)，但所有具差異的基因區(qū)域亦呈二態(tài)（exon2雖多態(tài)但也聚為兩簇）。
　　(5)基于重組和系統(tǒng)發(fā)育分析模擬了朱鹮MHC單倍型的進(jìn)化過程:HT03、07為朱鹮的原始單倍型，其上的兩個(gè)“αβ”單元即對應(yīng)鳥類中提出的在早期

7、復(fù)制產(chǎn)生的兩對Ⅱ類譜系基因，故該種單倍型甚至可能代表鳥類原始的Ⅱ類區(qū)結(jié)構(gòu)。通過在朱鹮兩個(gè)原始Ⅱβ座位間發(fā)生的兩輪伴隨同源重組的不等交換，相繼產(chǎn)生了具有結(jié)構(gòu)差異及鑲嵌式DAB序列的多種單倍型，并通過Ⅱ類區(qū)與Ⅰ類UAA間的重組進(jìn)一步多樣化。
　　(6)Ⅰ、Ⅱ類中復(fù)制產(chǎn)生的基因可分為兩種截然不同的進(jìn)化命運(yùn):一些基因拷貝保持原有序列，形成可能具備緩沖效應(yīng)、產(chǎn)量優(yōu)勢的基因冗余;而另一些則在正向選擇作用下快速變異為新的功能序列。另外，Ⅰ、Ⅱ類

8、中共同存在的基因復(fù)制、基因轉(zhuǎn)換及重組事件也揭示，朱鹮MHC可能經(jīng)歷了共同的進(jìn)化模式，即作用于不同時(shí)期的生死模型和協(xié)同進(jìn)化。
　　(7)基于朱鹮多位點(diǎn)MHC單倍型輔以微衛(wèi)星標(biāo)記的種群分析表明:兩者均顯示了低水平的遺傳多樣性，且等位基因豐富度顯著相關(guān)，結(jié)合顯著的歷史正向選擇，推測朱鹮種群曾具有高水平的MHC多態(tài)性，但這種選擇作用卻無法與遺傳漂變相抗衡，故在瓶頸效應(yīng)后兩種多樣性均驟減。7個(gè)朱鹮種群在MHC和微衛(wèi)星上已出現(xiàn)相同的遺傳分化，

9、即group1(DQ、YX、LGT、Wild)、group2(HN、SD)、group3(BJ)。其中，group1的基因資源最為豐富，而groups2、3則呈現(xiàn)單一化。通過比較MHC和微衛(wèi)星所揭示的種群分化度，證明7個(gè)種群中的選擇壓力均較弱且無顯著差異，而人為導(dǎo)致的奠基者效應(yīng)才應(yīng)是種群分化的主導(dǎo)因素。
　　(8)建議將MHC單倍型作為今后朱鹮保護(hù)管理中的一項(xiàng)重要評估指標(biāo)，結(jié)合單倍型差異及當(dāng)前種群結(jié)構(gòu)合理開展人工繁殖、個(gè)體交換、種