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华大基因Nature Genetics发表重要测序成果

2015.11.17

  Nature Genetics杂志十一月十六日连发两项测序研究,揭示了一个复杂表型差异的简单遗传学基础。研究显示,流苏鹬的复杂交配策略取决于一段被称为超级基因的DNA。华大基因Xin Liu领导的研究团队参与了流苏鹬的全基因组测序。

  流苏鹬(Philomachus pugnax)在北欧和亚洲的沼泽和湿地比较常见,它们头颈上蓬松的饰羽就像文艺复兴时期流行的装饰性衣领。这种鸟还具有巴洛克式的求偶行为,雄鸟聚集在交配区域进行复杂的求偶表演,以赢取雌鸟的欢心。

  科学家们根据交配策略将雄性流苏鹬分为三类:拥有棕色和黑色颈羽的“Independent”雄鸟坚守自己的交配领地;白色颈羽的“Satellite”雄鸟入侵别人的领地,偷取附近的雌鸟;“Faeder”雄鸟最少见,它们利用自己与雌鸟相似的外表来搞破坏。

  超级基因

  早在1995年人们就发现,雄性流苏鹬的交配方式由一个遗传因子决定。不过,这种行为和外形上的广泛差异不大可能来自于一个基因。Nature Genetics杂志上的这两项研究表明,一个长达4.5Mb的超级基因控制着流苏鹬的特殊交配行为,这个超级基因包含125个基因。(延伸阅读:华大基因领衔发表Science重大成果)

  一般来说,一段连续的长DNA会受到同源重组的影响。不过流苏鹬的超级基因是倒置形成的,可以防止其中的基因与姐妹染色体上的相应基因进行重组。据介绍,这种倒置的超级基因诞生于大约三百八十万年前。在五十万年前超级基因有些部分又恢复了正常方向,形成了新版本的超级基因。“Faeder”雄鸟具有一个拷贝的原始超级基因,“Satellite”雄鸟具有一个拷贝的新版超级基因,而“Independent”雄鸟缺乏以上两种超级基因。

  超级基因在三百八十万年中积累的遗传学改变,造成了雄性流苏鹬迥异的外表和行为。“Faeder”和“satellite”雄鸟的睾酮分解基因附近存在突变。Uppsala大学的Leif Andersson认为,这两种雄鸟不是好斗的领土保卫者,就是因为这个基因过度活跃。此外,“satellite”雄鸟的超级基因还携带干扰MC1R的突变。MC1R与许多动物的毛色和肤色有关,“satellite”雄鸟的白色羽毛可能就是这样来的。

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