红腹锦鸡MHCⅠ类座位的分离及其适应性进化研究

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红腹锦鸡(Chrysolophus pictus)为我国特有的国家二级保护的近危物种。近些年来,栖息地的严重片段化及过度猎杀,导致红腹锦鸡数量剧降。因此,对该物种的遗传多样性及其在栖息地片段化的胁迫下采取的适应性进化机制的研究是十分必要的。   主要组织相容性复合体(MHC)是脊椎动物的免疫系统中最重要的基因家族之一。多态的MHC功能基因编码的各种糖蛋白分子,主要负责结合并递呈病原体肽段,从而引起适当的免疫反应。MHC基因的多样性会直接影响个体对病原体疾病的抵抗,关乎个体的生存,对提高整个物种对不断变化的外界环境的适应能力也起着关键的作用。它已经成为迄今开展脊椎动物适应性进化研究的最受欢迎的分子标记系统。本文分离并获取了红腹锦鸡全部的MHCⅠ类基因序列,基于经典MHCⅠ类座位的特异性基因型分型,建立了一套完善的分子标记系统,完成了对红腹锦鸡12个野生种群的遗传变异、多态性维持机制、种群分化和种群遗传结构等的研究工作。本研究的主要研究结果及结论如下:   (1)本研究从建库个体中获取6条MHCⅠ类gDNA全长序列,分别命名为A-F, SSCP-HD的复原结果表明已经完全分离出该红腹锦鸡个体的MHCⅠ类序列。跨基因扩增的结果表明A/C和B/D分别属于Chpi-IA1和Chpi-IA2。   (2)通过筛选实验室先前建立的红腹锦鸡BAC文库,得到一个约为80kb的C11 BAC克隆,该克隆与之前筛选出的96kb S2 BAC克隆形成重叠群。除了Chpi-IA1和Chpi-IA2两个MHCⅠ类基因,这个克隆重叠群还包括序列E和F对应的新的Ⅰ类基因座位,命名为Chpi-IA3。而Chpi-IA3仅存在于C11 BAC克隆中。   (3)尽管3个MHCⅠ类基因的cDNA全序列都具有经典MHCⅠ类基因的典型特征,但其组织表达检测表明:Chpi-IA1和Chpi-IA2具有广泛的组织表达,为经典MHCⅠ类基因;Chpi-IA3在已检测的多种组织未表达,且其位于红腹锦鸡MHC-B核心区域之外的位置,为非经典MHCⅠ类基因。   (4)结合PCR-SSCP和测序方法,成功建立了红腹锦鸡两个经典MHCⅠ类基因(Chpi-IA1和Chpi-IA2) exon2和exon3的座位特异性基因型分型方法,并运用这套位点特异扩增体系对红腹锦鸡12个野生种群的334个个体进行多态性调查。2个多态的MHCⅠ类基因共包括41条exon2序列和39条exon3序列:Chpi-IA1-E214条,Chpi-IA1-E211条;Chpi-IA2-E228条,Chpi-IA2-E327条。与Chpi-IA1相比,Chpi-IA2具有更高的氨基酸多态性。   (5)平衡选择维持红腹锦鸡MHCⅠ类基因多态性的主要机制之一。我们的相关证据有:两个多态的MHCⅠ类基因(Chpi-IA1和Chpi-IA2)的PBR较non-PBR具有更高的氨基酸变异;功能结构域α1的抗原结合位点的非同义替换率高于同义替换率;Chpi-IA2α1和α2结构域的10个正选择位点,其中8个来自于其PBR;高频等位基因在所有种群中共享。   (6)重组也是红腹锦鸡MHCⅠ类基因的重要的进化模式。根据系统树分析,约有37.0%的Chpi-IA2-E2等位基因与所有的Chpi-IA1-E2等位基因形成独立的进化枝;通过MaxChi2,3Seq和GARD三种方法证实这两个Ⅰ类座位存在基因间的重组,且这些Chpi-IA2-E2等位基因为重组序列。   (7)Ⅰ类基因分化系数表明,秦岭南北麓种群间无明显的分化,但长江以南的种群与长江以北的种群之间的分化显著。根据AMOVA及贝叶斯归类法的分析结果,将红腹锦鸡的12个种群可以划分为2个区域,即{长江以南(LC,HN,QJ,GZ),长江以北(LX,TS,BJ,FP,LN,J;Q)},这表明长江的阻隔作用促使这两个区域的种群存在较大的遗传差异。
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