基因組學助力瀕危鳥類保育 朱䴉群體演化歷程被揭示

  2019年1月11日,深圳華大生命科學研究院生物多樣性基因組學團隊、國家基因庫、西班牙龐培法布拉大學、丹麥哥本哈根大學等單位的科學家們聯合全球多家博物館機構共同揭示出了朱䴉群體歷史演化特徵,為瀕危鳥類朱䴉的保育工作提供了重要的參考。目前,該研究成果在Current Biology上在線發表。

  通常對於瀕危物種遺傳學的研究主要基於現生群體,然而基於現生群體很難追溯當前物種瀕危狀態是否由於短期內的極端事件(如人為捕殺),還是其物種本身無法適應環境變化歷史以來已然處於非常低的多樣性背景之下而形成的。為清晰的回答朱䴉遺傳多樣性歷史變化過程,本研究中研究者充分收集朱䴉博物館的歷史和保育區的現代樣品資源,是已知的首次結合歷史和現代樣品進行瀕危物種群體研究,為物種多樣性變化提供了時間尺度上的測量依據,更深入的衡量人類活動對物種生存狀況的影響,更直接的去衡量保育工作對物種多樣性的維持或恢復程度。

  朱䴉是中國一級保護動物,世界瀕危物種。在18世紀60年代之前,朱䴉曾經分佈在中國、東俄羅斯、韓國和日本。但在上世紀,隨著人類活動引起的環境變化和生境分散越發加劇,朱䴉的種群數量急劇下降,近乎於滅絕。直到上世紀八九十年代,在秦嶺發現了野生的七隻朱䴉個體,中國迅速展開了生境保護和人工撫育工作。現在該項目已經使群體數量恢復超2000頭,並逐步進行野化放飛實驗。然而,保育區朱䴉與其祖先野生群體比較起來,多樣性究竟恢復得如何卻知之甚少。

  保育區中的朱䴉個體

  本次生物多樣性研究團隊,通過與國際廣泛的合作,獲得了來自九家博物館的57份朱䴉歷史樣品,這些樣品來自於十九世紀末至二十世紀初朱䴉歷史上主要分佈區(華東,西北,東北,朝鮮,日本和俄羅斯等地)。基於這些歷史樣品的全基因組重測序數據,結合保育區現生朱䴉群體數據,研究團隊發現朱䴉的群體下降早在約一萬年前就開始了,當時氣溫上升,適合朱䴉生存所在地域的氣候對朱䴉群體生存的制約已經變得非常微弱,由此表明朱䴉可能在長久歷史中受到人類活動影響。

  通過歷史生態位重構,研究團隊也進一步支持了此發現。研究也揭示,現代朱䴉群體失去了將近一半的歷史群體遺傳多樣性,同時,現生群體由於長期的近交積攢了較高的有害突變積累,展現出明顯的近交效應。

  例如,在現代群體中,對物種生存重要的免疫基因簇主要組織相容性複合體(MHC)的多樣性顯著丟失。這些都說明,今後對朱䴉保育工作需要同分子遺傳學更好的結合,高效的避免近親交配,基於個體遺傳背景針對性的增加重要基因的遺傳多態性。

  研究所涉及樣品的取樣分佈

  該研究不僅為朱䴉的遺傳恢復工作提供了一個遺傳信息背景,更是為其他瀕危物種的保育工作提供了一個新的利用博物館樣品的遺傳研究範例,展現了新的基因組測序技術下的生物保育工作和生態學研究的新藍圖。

  https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)31609-9#

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