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联合攻关团队揭示家犬适应欧洲牛奶饮食的遗传机制
2021-07-29 来源:分子进化与基因组多样性学科组 作者:柳延虎
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  家犬大约在1万五千年前到4万年前从欧亚大陆的灰狼驯化而来,现在已遍布世界大部分有人类居住的地方。家犬与人类生活在相同的环境,在很多方面存在趋同进化,家犬对环境的适应性进化遗传机制一直是进化生物学家研究的热点。经历长时间的人工选择和自然选择,欧亚大陆家犬分成欧洲家犬和东南亚两个群体,其背后的遗传机制尚不清楚。 

  昆明动物所张亚平院士课题组,王国栋研究员课题组,和云南大学梁斌研究员课题组组成联合攻关团队,开展深入研究,利用242只欧洲品种犬、38只东南亚家犬和41只灰狼的基因组数据,全基因组选择信号扫描揭示编码乳糖酶基因LCTlactase在欧洲家犬中受到强烈的正选择(图1),该基因与人群中乳糖酶耐受和牛奶饮食习惯相关。进一步分析显示位于家犬19染色体38,609,592位置的A-to-G突变在欧洲家犬和中东家犬中频率接近固定,分别为91.7%92.2%2D SFS分析结果表明该突变在欧洲家犬中受到soft sweep,突变受到正选择的时间为~6,500年内,而此时欧洲人群的牛奶饮食习惯已普遍存在。利用已发表的737只犬科动物基因组数据,解析该突变在亚欧非大陆家犬中的分布。结果显示其在不同地区的分布趋势与人类乳糖酶耐受表型相似,暗示了家犬与人类在牛奶饮食的趋同进化。基于JASPAR数据库,我们预测到该突变可能影响到与转录因子ZEB1的结合效率。细胞学功能实验证明该突变降低了LCTZEB1的结合,从而显著地提高了LCT表达量(图2)。该研究首次揭示家犬适应欧洲牛奶饮食习惯的遗传机制,该研究发表在进化生物学领域著名杂志Molecular Biology and Evolution上,文章链接https://doi.org/10.1093/molbev/msab214 

  中科院昆明动物所柳延虎副研究员、云南大学王璐副研究员和昆明动物所的张治国博士研究生为共同第一作者,中科院昆明动物所张亚平院士、王国栋研究员以及云南大学梁斌研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然基金青年项目,云南省科技创新团队,国家重点研发计划和中国科学院前沿科学重点研究项目等的资助,是家犬基因组国际联盟又一项重要成果。 

   

  1 乳糖酶 LCT在欧洲家犬中受到强烈的正选择作用。 

   

  2 A-to-G突变影响与ZEB1的结合进而提高LCT的表达量。 


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