群體基因組學(xué)方法探討人類與中國觀賞雞骨骼系統(tǒng)進(jìn)化遺傳機(jī)制.pdf

1、在生物學(xué)中，骨骼系統(tǒng)的定義是為生物體提供支持作用的生命系統(tǒng)。骨骼系統(tǒng)對生物體的生命活動(dòng)十分重要，它提供了很多必需的功能，如提供機(jī)械支持，保護(hù)很多至關(guān)重要的器官，造血作用的微環(huán)境，也是鈣和其他礦物質(zhì)的倉庫等。同時(shí)物種表現(xiàn)出的表型多樣性有很大一部分是由骨骼系統(tǒng)塑造的，如現(xiàn)代人類不同群體之間表現(xiàn)出的身高、臉型、骨密度等的不同，還有家養(yǎng)動(dòng)物在不同品系之間表現(xiàn)出顯著的表型多樣性。而生物的表型多樣性是研究生物進(jìn)化的一個(gè)很好素材。隨著新一代測序技術(shù)的

2、快速發(fā)展，大量的基因組和群體數(shù)據(jù)不斷涌現(xiàn)，而且數(shù)據(jù)分析的方法也越來越多，這些為我們研究這些表型多樣性的分子進(jìn)化機(jī)制提供了機(jī)遇，便于我們?nèi)ヌ剿魃锾禺愋誀畹倪m應(yīng)進(jìn)化、物種的起源等生物學(xué)問題。本研究就分別以人類和觀賞雞為研究對象，基于群體基因組學(xué)的一些群體遺傳學(xué)分析方法來分別探討他們的骨骼系統(tǒng)的快速進(jìn)化的分子機(jī)制。
　　在第二章中，利用數(shù)據(jù)量豐富的千人基因組數(shù)據(jù)對之前文獻(xiàn)所找到的130多個(gè)與人類骨骼發(fā)育相關(guān)的基因進(jìn)行群體分析，數(shù)據(jù)分析

3、則是采用基于不同原理的檢測正選擇的方法如FST，Tajima's D，iHS等。結(jié)果首先支持了之前的非洲和非非洲群體之間具有很高的群體分化，走出非洲之后，骨骼基因在達(dá)爾文正選擇的作用下發(fā)生了快速進(jìn)化這一研究結(jié)果。除此之外，進(jìn)一步的分析表明非洲、美洲群體的骨骼系統(tǒng)也受到了達(dá)爾文正選擇的作用。骨骼系統(tǒng)不僅僅在人類走出非洲之后受到選擇作用，而且留在非洲的群體的骨骼系統(tǒng)也受到達(dá)爾文正選擇的作用。數(shù)據(jù)分析的結(jié)果還顯示美洲人群的骨骼系統(tǒng)在近期受到了

4、達(dá)爾文正選擇的作用，而非洲、亞洲、歐洲這三個(gè)群體的骨骼系統(tǒng)在近期可能不受達(dá)爾文正選擇的作用。由于人類分散至全球后，面臨的環(huán)境不同造成了近期不同群體的進(jìn)化不一致性。
　　第三章，觀賞雞的表型多樣性也是研究骨骼系統(tǒng)進(jìn)化的很好的素材。我從小型雞的體型差異著手，通過全基因組重測序的數(shù)據(jù)及網(wǎng)上公布的一些基因組數(shù)據(jù)，利用群體遺傳學(xué)方法分析找出了在不同大小品系間分化顯著的與骨骼相關(guān)的基因BMP10，并對所找出的基因進(jìn)行擴(kuò)大樣品驗(yàn)證及在模式動(dòng)物中

5、過表達(dá)驗(yàn)證該基因?qū)w型的影響。其中PCR擴(kuò)大樣本驗(yàn)證找出了在小型雞中該基因中很多高度連鎖不平衡的SNPs位點(diǎn)。并對小型雞和體型較大的雞中的SNPs進(jìn)行單倍型的構(gòu)建，結(jié)果顯示小型雞和體型較大的雞的單倍型組成差異顯著。在模式動(dòng)物斑馬魚中過表達(dá)BMP10基因的結(jié)果是導(dǎo)致斑馬魚的體型顯著變小?，F(xiàn)在還在對該基因做一些其他功能實(shí)驗(yàn)，如熒光雙報(bào)告和凝膠遷移實(shí)驗(yàn)。這些結(jié)果說明BMP1基因是導(dǎo)致小型雞體型變小的關(guān)鍵基因。這為研究家雞的群體歷史提供了一定的