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        詹祥江實驗室合作揭示羊駝和美洲駝馴化起源機制

          享有“南美洲脊梁”之稱的安第斯山脈,南北全長8900余千米,是世界上最長的山脈,也是最重要的物種馴化搖籃之一,許多廣為人知的馴養動物起源于此,其中就包括羊駝(Vicugna pacos)和美洲駝(Lama glama)這兩個具有重要經濟價值的駱駝科馴化物種。它們對于安第斯地區的經濟和生活極為重要,羊駝毛可作為優質毛織品的原料,美洲駝則是當地的主要馱畜之一。然而,羊駝和美洲駝究竟由哪些物種如何馴化而來,國際上一直存在廣泛爭議:基于考古或形態學的研究認為,羊駝馴化自原駝(L. g. guanicoe)、駱馬(V. v. vicugna)、或美洲駝和駱馬的雜交,美洲駝則馴化自原駝,而基于少量分子標記的一些研究則表明羊駝馴化自駱馬,美洲駝馴化自原駝。

          2020年7月2日,中國科學院動物研究所詹祥江團隊與來自山西農業大學、英國卡迪夫大學、華大基因、智利比奧比奧大學等國內外機構的科學家合作,在國際遺傳學刊物Genome Biology雜志上在線發表題為“Genomic analysis of the domestication and post-Spanish conquest evolution of the llama and alpaca”的研究論文(https://doi.org/10.1186/s13059-020-02080-6),回答了羊駝和美洲駝的起源問題,發現兩個物種之間存在大范圍的不對稱基因漸滲現象。通過對漸滲發生時間及近期有效種群大小波動進行推斷,揭示了發生于十六世紀30年代的西班牙殖民南美洲事件對當地傳統畜牧業所造成的可能影響。

          研究人員廣泛采集了安第斯山脈4個相關物種28個個體的血液樣品,通過對全基因組序列分析和系統發生樹構建,發現羊駝起源于駱馬,而美洲駝則馴化自原駝。為了回答羊駝和美洲駝起源為何在以往存在眾多爭議,研究人員對遺傳結構和局部祖先推斷(Local Ancestry Inference)的分析發現,兩個物種之間存在大范圍的不對稱基因漸滲現象:羊駝中高達36%的基因組成分來自于美洲駝的漸滲,而羊駝滲入到美洲駝的基因組比例僅為5%。這應該是造成以往相關研究存在爭議的主要原因,因為線粒體DNA、微衛星或Y染色體上的分子標記無法從全基因組水平上揭示這一現象。為了進一步了解羊駝和美洲駝在馴化史上發生了什么故事,研究人員通過對兩個方向的滲入片段構建“重組-衰減”模型,發現漸滲發生的時間大約為500年之前,與1530年代西班牙殖民南美洲時期相吻合,從馴化起源的角度揭示了西班牙征服南美洲后對當地傳統畜牧業管理方式所造成的改變和沖擊。

          該項研究工作由來自中國、英國、智利、秘魯、丹麥等國家的科學家合作完成。山西農業大學范瑞文教授、中國科學院動物研究所博士研究生谷中如、華大基因光宣敏工程師和比奧比奧大學的Juan C. Marin教授為文章共同第一作者,中國科學院動物研究所詹祥江研究員、卡迪夫大學Michael W. Bruford教授和山西農業大學董常生教授為論文共同通訊作者。研究工作得到了中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金創新研究群體、“中國科學院動物進化與遺傳前沿交叉卓越創新中心”等項目和計劃的資助。

        圖1. 安第斯山脈地區的羊駝、美洲駝、駱馬、原駝 (注:圖片來自于《Gold of the Andes》一書)

        圖2. 南美洲羊駝、美洲駝馴化起源機制和基因漸滲現象

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