解析濒危淡水龟基因组多样性与 MHC 特征:为物种保护点亮希望之光

时间:2025年5月7日
来源:Immunogenetics

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为探究濒危的贝林格河龟(Myuchelys georgesi)对疾病易感性的遗传机制,研究人员开展其基因组多样性和主要组织相容性复合体(MHC)特征的研究。结果发现该龟全基因组多样性低,MHC 区域有一定变异。这为物种保护策略提供关键信息。

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在神秘的动物世界里,许多濒危物种正面临着前所未有的生存危机。其中,贝林格河龟(Myuchelys georgesi)的境遇格外令人揪心。这种生活在澳大利亚新南威尔士州一条河流中的淡水龟,仅存一个野生种群,却频繁遭受病毒侵袭。2015 年的一次尼多病毒(nidovirus)爆发,让其种群数量锐减 90%,几近灭绝。
在物种保护的道路上,了解物种的遗传特征至关重要。但对于贝林格河龟来说,此前人们对其基因组特征,尤其是全基因组和功能基因多样性知之甚少。而且,缺乏高质量的参考基因组和免疫基因注释,也限制了对其疾病易感性遗传机制的研究。在此背景下,悉尼大学等机构的研究人员决定深入探索贝林格河龟的基因组奥秘,期望为其保护找到新的突破口。

研究人员对 31 个贝林格河龟的基因组进行了重测序、组装和分析,并手动注释了 MHC 基因。主要运用了全基因组重测序(WGR)、MHC 基因注释(采用基于同源性的 BLAST 方法)、计算基因组多样性(分析常染色体杂合性、纯合片段 ROH 等)、重建种群历史(PSMC 和 GoNe 模型)以及分析 MHC 基因变异(生成联合基因分型数据集等技术) ,样本来源于疾病爆发前、后的野生个体及回交个体。

在 MHC 注释方面,研究人员在贝林格河龟的基因组中精准定位到 5 个 MHC I 类基因(Myge-UA、Myge-UB、Myge-UC、Myge-UD、Myge-UE)和 10 个 MHC II 类基因(Myge-DAA1 - Myge-DAB5),它们都位于 10 号支架上一个 272,213 bp 的区域内。通过构建系统发育树,发现贝林格河龟与其他龟鳖目动物在 MHC 基因上形成单系群,且部分基因形成独特分支。

MHC 多样性研究结果显示,在疾病爆发前、后的样本中分别鉴定出 257 个和 232 个双等位基因单核苷酸多态性(SNP)。这些 SNP 在 MHC 基因间分布不均,多数位于外显子 2、3、4。总体上,I 类基因的 SNP、非同义 SNP 数量较多,等位基因较少。前后两组的等位基因多样性无显著差异,PSMC 分析也未发现 MHC 基因有明显的时间分化。

基因组多样性和种群历史分析表明,与回交个体相比,纯种贝林格河龟的全基因组 SNP 和常染色体杂合性显著更低。ROH 在纯种个体基因组中广泛分布,10 号支架上的 ROH 密度相对较低。PSMC 和 GoNe 分析均显示,贝林格河龟的有效种群大小自上一个间冰期以来持续下降。

综合研究结果,贝林格河龟的全基因组多样性极低,有效种群大小长期下降。虽然 MHC 基因区域相对保守,但相比疾病抗性强的杂交个体,纯种贝林格河龟的 MHC 基因遗传变异水平较低。然而,在疾病爆发前后,无论是全基因组还是免疫基因的多样性,都未检测到显著变化。

这项研究意义重大。它首次全面揭示了贝林格河龟 MHC 区域的位置和结构,为理解其免疫遗传机制提供了重要基础。研究结果有助于制定更科学有效的保护策略,如指导圈养繁殖计划,避免近亲繁殖,维持种群的遗传多样性和适应性潜力。同时,也为其他龟鳖目动物的相关研究提供了宝贵的参考,推动了整个濒危物种保护领域的发展。此次研究成果发表在《Immunogenetics》上,为该领域的研究添上了浓墨重彩的一笔,为濒危物种的保护带来了新的希望和方向。

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