面向世界科技前沿,面向國家重大需求,面向國民經濟主戰場,率先實現科學技術跨越發展,率先建成國家創新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

                      ——中國科學院辦院方針

                      首頁 > 科研進展

                      研究揭示麂屬動物染色體融合的分子機制及其基因組三維構象的演化

                      2021-11-29 動物研究所
                      【字體:

                      語音播報

                        麂屬動物是鯨偶蹄目、反芻亞目、鹿科、麂亞科下的一類哺乳動物,屬內各物種間差異巨大的染色體數目而受到生物學家關注,是研究哺乳動物成種機制和染色體演化的優異模型。小麂、黑麂是我國特有的物種,黑麂和貢山麂是我國重點保護野生動物。黑麂和貢山麂都有8條(雌性)和9條(雄性)染色體,它們的核型卻不相同,而小麂有46條染色體。自20世紀80年代,我國學者對多種麂屬動物染色體開展了長期研究,發現其多變的染色體數目和核型是由鹿科祖先染色體(2n=70)反復串聯融合而來,但反復串聯融合的分子機制尚不清楚。此外,由于常染色體和性染色體發生融合,伴隨倒位等染色體變異事件,黑麂演化出一對新性染色體(neo-sex chromosomes),這是哺乳動物中迄今發現的最年輕的新性染色體,使其成為研究哺乳動物性染色體演化的重要模型。

                        中國科學院院士、動物研究所研究員魏輔文團隊聯合西北工業大學教授王文團隊、浙江大學教授周琦團隊,以及國內的科研與保護機構,測序組裝了具有祖先核型的獐(2n=70)、小麂(2n=46)、雌性和雄性黑麂(2n=8/9)的染色體水平基因組,以及黑麂最近緣物種貢山麂的草圖基因組。全基因組比對分析證實染色體融合是導致麂屬染色體數目在種間劇烈變化的主要重排類型。經過比較基因組分析發現,黑麂和貢山麂在1.44百萬年前產生分化。種群歷史動態分析發現黑麂、赤麂和貢山麂在聶聶雄拉冰期期間種群數量明顯降低,而同時期小麂種群數量沒有下降,研究推測由冰期引發的遺傳漂變和地理隔離加速麂屬物種染色體融合的固定(圖1)。

                        該研究闡明了由一個復雜重復序列結構介導的染色體串聯融合機制。該重復序列結構包含一個短的端粒類似序列,兩側有回文序列,再兩側分別是鹿科I類和IV類衛星序列(圖2)。研究比較獐、小麂和黑麂的染色體數目呈階梯變化的物種基因組三維構象發現,盡管它們的染色體數目差異巨大,但在染色體區室(compartment A/B)層面相差甚小,表明染色體劇烈演化對這些物種大尺度三維構象的影響很小。另外,研究比較neo-X和neo-Y倒位區的多種序列特征發現,在neo-Y倒位區聚集了大量染色質構象的轉換(compartment switch),且這些轉換已影響其內部基因表達的水平。相比之下,拓撲相關域則在neo-Y倒位區內仍保持穩定。這些結果提示,早期Y染色體在大尺度染色質結構上可能發生基因表達的改變,隨后才跟隨基因的退化和劑量補償效應的出現。

                        11月25日,相關研究成果以Molecular mechanisms and topological consequences of drastic chromosomal rearrangements of muntjac deer為題,在線發表在Nature Communications上。研究工作得到國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項(B類)、西北工業大學專項經費、錢江源國家公園,以及生態環境部生物多樣性調查、觀測與評估等的支持。

                        論文鏈接 

                        圖1.麂屬物種系統發育關系、種群歷史動態、物種分布及基因組共線性。a:麂屬物種系統發育關系,箭頭表示染色體重排事件,藍色數字表示物種分歧時間;b:麂屬物種種群歷史動態(MCR:黑麂、MGO:貢山麂、MMU:赤麂、MRE:小麂);c:麂屬物種分布圖;d:牛、獐、小麂、雌性和雄性黑麂基因組共線性圖譜

                        圖2.麂屬動物染色體融合的分子基礎。a、一類衛星序列和端粒序列距離大于或小于500bp的兩種三代reads在各物種內的比例(EDA:獐、MRE:小麂、MCR:黑麂、MGO:貢山麂);b、各物種內,包含不同衛星序列和端粒序列的三代reads隨端粒序列長度的密度分布;c、包含不同衛星序列和端粒序列的三代reads在各物種內所占的數量比例;d、推測的短端粒類似序列介導染色體融合的分子機制

                      打印 責任編輯:侯茜

                      掃一掃在手機打開當前頁

                      © 1996 - 中國科學院 版權所有 京ICP備05002857號-1 京公網安備110402500047號 網站標識碼bm48000002

                      地址:北京市西城區三里河路52號 郵編:100864

                      電話: 86 10 68597114(總機) 86 10 68597289(總值班室)

                      編輯部郵箱:casweb@cashq.ac.cn

                    1. © 1996 - 中國科學院 版權所有 京ICP備05002857號-1 京公網安備110402500047號 網站標識碼bm48000002

                      地址:北京市西城區三里河路52號 郵編:100864

                      電話: 86 10 68597114(總機) 86 10 68597289(總值班室)

                      編輯部郵箱:casweb@cashq.ac.cn

                    2. © 1996 - 中國科學院 版權所有
                      京ICP備05002857號-1
                      京公網安備110402500047號
                      網站標識碼bm48000002

                      地址:北京市西城區三里河路52號 郵編:100864
                      電話:86 10 68597114(總機)
                         86 10 68597289(總值班室)
                      編輯部郵箱:casweb@cashq.ac.cn

                    3. 欧美午夜刺激影院_欧美午夜福利第一区_欧美午夜福利视频