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PNAS|于黎实验室首次报道了熊科物种中亚洲黑熊的杂交起源演化历史

发布时间: 2022年10月04日 09:40 阅读次数:

熊科(Ursidae)是哺乳动物典型的快速物种形成和适应辐射类群之一,尤其是熊亚科(Ursinae)在短短的5个百万年,就形成了6个近缘且有显著形态差异的物种(北极熊、棕熊、美洲黑熊、亚洲黑熊、懒熊和马来熊)。熊科物种因其复杂的演化历史和对多样环境的适应一直备受关注,其物种形成和表型多样化机制也是研究热点。

省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室于黎研究员吴宏博士后基于迄今为止最大的熊科物种群体基因组数据,首次报道了熊科物种中亚洲黑熊(Ursus thibetanus)的杂交起源演化历史。基于系统发育树构建、系统发育不变量溯祖检测、主成分分析、谱系间突变共享以及演化历史模拟等分析显示亚洲黑熊是通过北极熊-棕熊-美洲黑熊的祖先群和马来熊-懒熊的祖先群的古老杂交事件形成(图1),而且杂交起源的亚洲黑熊通过对两个亲本体重变化相关基因(AKT2PID1MKRN1PRKAB1)的分选和重组而产生区别于亲本体型的中等体型(图2)。亚洲黑熊与两个亲本之间的体型差异,可能产生了与亲本间的合子前隔离。此外,研究发现很多亲本谱系间高度分化的与生殖性状相关基因在亚洲黑熊基因组中被分选、重组和固定,这可能导致了亚洲黑熊和两个亲本谱系建立了合子后生殖隔离,最终形成了独立物种。



图1.亚洲黑熊杂交起源分子证据。(A)物种树;(B),基因组不同梯度窗口树型统计;(C)系统发育不变量溯祖检测;(D)主成分分析;(E)谱系间突变共享分析;(F)亚洲黑熊杂交起源演化历史模拟。




图2.亚洲黑熊中间态体型的遗传基础。(A)基于亚洲黑熊和北部类群进行HKA检测和群体特异性固定突变计算全基因组正选择扫描。(B)基于亚洲黑熊和南部类群进行HKA检测和群体特异性固定突变计算全基因组正选择扫描。(C)四个候选正选择基因单倍型聚类分析。(D)四个候选正选择基因单倍型网状结构。(E)亚洲黑熊中等体型遗传基础示意图。


本研究报道了熊科物种中由种间杂交导致新物种形成和表型多样化的案例,进一步揭示了熊科物种复杂演化历史之谜,也提示着在植物以及其他非哺乳动物中常常发生的种间杂交事件也是哺乳动物物种形成和表型多样化的重要机制之一。研究结果以“Uncovering the enigmatic evolution of bears in greater depth: the hybrid origin of Asiatic black bear”为题,于2022年8月2日在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)发表(Zou et al, 2022, PNAS. 119: e2120307119)。云南大学于黎研究员、博士后吴宏和四川大学刘建全教授为共同通讯作者。云南大学博士研究生邹天天为论文第一作者,本研究得到国家杰出青年基金项目的资助。



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