中國科學家Nature Genetics上發(fā)表金絲猴屬物種高海拔適應遺傳機制研究成果

金絲猴屬（Rhinopithecus）屬于靈長目，猴科，疣猴亞科，包括5個近緣物種：滇金絲猴（R.bieti），怒江金絲猴（R.strykeri ），川金絲猴（R. roxellana）、黔金絲猴（R. brelichia）和越南金絲猴（R. avunculus）。所有物種均被列為紅色物種名錄瀕危物種。除了重要保護生物學價值，金絲猴屬物種不僅發(fā)展出以樹葉為食的特化食性，而且占據了從低海拔到高海拔的生境類型（800-4500m）。黔金絲猴和越南金絲猴分別生活在中國貴州和越南北部的低地山區(qū)，滇金絲猴，川金絲猴和怒江金絲猴生活在西藏和中國中部不同的高海拔區(qū)域。尤其是滇金絲猴，目前僅存于我國滇藏交界的高寒森林中，海拔高度都在4000米左右， 是除人類外世界海拔分布最高的靈長類動物。金絲猴屬物種為研究動物對高海拔環(huán)境適應性進化遺傳機制提供了很好的動物模型。近年來基因組學，特別是進化基因組學的發(fā)展，為系統(tǒng)和整體的揭示自然選擇的遺傳機制提供了前所未有的機會。

云南大學于黎研究員課題組，中國科學院昆明動物研究所張亞平院士課題組， 中國科學院昆明動物研究所陳勇斌課題組、芝加哥大學吳仲義教授課題組、和北京基因組所強強聯合，成立聯合攻關團隊，對金絲猴屬物種高海拔環(huán)境適應遺傳機制開展研究。首先，利用二代Ilumina HiSeq2000測序平臺，對一只滇金絲猴進行denovo測序，并與其他哺乳動物的比較基因組分析顯示：滇金絲猴中顯著擴張基因家族中的基因顯著富集在DNA修復和氧化磷酸化過程。此外，對滇金絲猴和獼猴多個組織進行RNA測序和比較轉錄組分析顯示：能量代謝相關組織（心臟和肌肉）中高表達基因富集在與氧化磷酸化和心臟肌肉收縮相關通路。

接下來，對同屬的黔金絲猴，怒江金絲猴和越南金絲猴各一個個體進行全基因組重測序，并結合已經發(fā)表的川金絲猴denovo基因組，通過比較基因組學分析，在三個高海拔金絲猴物種中（滇金絲猴，怒江金絲猴和川金絲猴）發(fā)現6個基因中的8個共有氨基酸替換，與肺功能，DNA修復和血管生成相關。對其中與DNA修復相關的CDT1的紫外輻照實驗表明突變型相對于野生型具有更強的穩(wěn)定性。推測突變有助于金絲猴在高海拔環(huán)境中對紫外線的抵抗。對與血管生成相關的RNASE4基因檢測發(fā)現突變型在誘導HUVEC細胞生成管狀結構方面具有更高活性。推測突變可能增強RNASE4的血管生成能力，有助于金絲猴適應高海拔環(huán)境。最后，對滇金絲猴一個群體（20個個體）和川金絲猴三個群體（26個個體）進行基因組掃描，發(fā)現了群體之間的重疊和各群體特異的受選擇基因，這些基因與DNA修復，心臟和血管發(fā)育，缺氧反應，能量代謝和血管生成相關。

本研究基于多層次研究，包括種上和群體的基因組序列分析，轉錄組和功能實驗，發(fā)現與金絲猴物種適應高海拔環(huán)境相關的遺傳機制。以非人靈長類為研究模型，為高海拔適應這一復雜性狀提供一個新的和更全面的揭示。該研究結果以封面文章發(fā)表于Nature Genetics上（Yu et al. 2016. Genomic analysis of snub-nosed monkeys （Rhinopithecus） identifies genes and processes related to high-altitude adaptation， Nature Genetics， 48， 947-952）。于黎研究員，吳仲義教授和張亞平院士為論文的通訊作者。