2013年2月1日電 /生物谷BIOON/ -- 由美國猶他大學(xué)、深圳華大基因研究院等單位合作完成的鴿子基因組研究成果在《科學(xué)》（Science）雜志在線發(fā)表,。該研究從分子層面揭示了家鴿的起源歷史,，并發(fā)現(xiàn)了鴿子羽冠多樣性的遺傳基礎(chǔ)，填補(bǔ)了鴿子研究的遺傳學(xué)空白,，為鳥類的群體遺傳學(xué),、進(jìn)化生物學(xué)等研究領(lǐng)域提供了重要的參考依據(jù)。
信鴿在戰(zhàn)爭年代因傳遞信息而留下種種佳話,。而這種戰(zhàn)爭中的"傳令兵",，一開始是由原鴿馴化而來的。經(jīng)過眾多養(yǎng)鴿者的長時(shí)間馴化,，已經(jīng)分化出諸多形態(tài)各異的鴿子,，如球胸鴿、翻頭鴿等特色品種。雖然所有家鴿都是來源于一個(gè)物種,，但它們在很多性狀上的差異比一些物種之間的差異還要大,。家鴿這種廣泛的多樣性引起了諸多關(guān)注。例如,，達(dá)爾文就曾花費(fèi)大量時(shí)間和精力研究家鴿,，并借助鴿子人工選擇的例子來闡述關(guān)于他所提出的自然選擇的相關(guān)理論。如今,，得益于基因組學(xué)的快速發(fā)展,，研究人員可以從分子層面對150年前激起達(dá)爾文興趣的家鴿多樣性進(jìn)行深入分析。
為了研究鴿子極其豐富的表型多樣性的遺傳學(xué)基礎(chǔ),，研究人員對其中一個(gè)家鴿品種進(jìn)行全基因組測序及組裝,，并對另外36個(gè)家鴿品種以及2只野鴿（恢復(fù)野生習(xí)性的家鴿）進(jìn)行了重測序。據(jù)悉,，鴿子是目前為數(shù)不多的已完成測序的鳥類之一,，其基因組與家雞、火雞,、斑馬雀及虎皮鸚鵡的基因組一起,，將為鳥類研究提供更多的線索。
在這項(xiàng)研究中,，由于擁有更多的基因組學(xué)數(shù)據(jù),，研究人員對鴿子的起源進(jìn)行了更加深入的探索。之前的研究提供了一些有限的證據(jù),，發(fā)現(xiàn)部分家鴿起源于中東地區(qū),，而另一些品種可能起源于印度，此外還發(fā)現(xiàn)野鴿和賽鴿之間存在一定的親緣關(guān)系,?；诖舜螠y序得到的大量基因組學(xué)數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)伊朗地區(qū)的鴿子與印度的鴿子存在很多遺傳共性,，這個(gè)研究結(jié)論也與歷史上這些地區(qū)之間的貿(mào)易往來相吻合,。研究人員認(rèn)為，實(shí)際上主要的家鴿品種均起源于中東地區(qū),。此外,，研究人員還分析了兩種野鴿的基因組數(shù)據(jù)，一種是來源于美國鹽湖城地區(qū)的15州際公路立交橋附近的鴿子,，另一種來源于美國弗尼吉亞州的安娜湖,。雖然這兩種鴿子相隔1000英里，但它們在遺傳水平均與賽鴿品種非常相似,，支持了野鴿種群主要來源于賽鴿的觀點(diǎn)。
很多鳥類都有羽冠,，羽冠是一種頭部的裝飾,，在鳥類求偶過程中發(fā)揮著吸引異性的作用,。通過全基因組群體分析，研究人員發(fā)現(xiàn)EPhB2（Ephrin受體B2）基因在鴿子的羽冠發(fā)育中起著開關(guān)基因的作用,，該基因正常時(shí),，則沒有羽冠；而當(dāng)其攜帶發(fā)生突變的等位基因的純合子時(shí),，則形成羽冠,。除了從全基因組重測序得到的證據(jù)外，研究人員還對其他22個(gè)品種的61個(gè)具有羽冠的鴿子,，以及57個(gè)品種的69個(gè)沒有羽冠的鴿子的EPhB2基因位點(diǎn)進(jìn)行了基因型分析驗(yàn)證,。此外，研究人員還觀察到在所有具有羽冠的鴿子中,，EPhB2基因及其附近區(qū)域的基因突變型都是相同的,，這表明該性狀在鴿子進(jìn)化歷史中僅出現(xiàn)了一次，然后通過雜交選育擴(kuò)散到其它不同的品種中,，而并非在不同品種中多次獨(dú)立進(jìn)化,。
華大基因該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張國捷表示："我們很高興看到此次合作取得的突破性進(jìn)展。這一研究可以使人們更好地從全基因組水平來認(rèn)識鴿子的遺傳學(xué)特征,此外,，還將會(huì)促進(jìn)對鴿子以及其他鳥類的深入研究,，并為揭示一些重要性狀差異的遺傳基礎(chǔ)提供了優(yōu)秀的研究模型。"(生物谷Bioon.com)
DOI: 10.1126/science.1230422
PMC:
PMID:
Genomic Diversity and Evolution of the Head Crest in the Rock Pigeon
Michael D. Shapiro, Zev Kronenberg, Cai Li, Eric T. Domyan, Hailin Pan, Michael Campbell, Hao Tan, Chad D. Huff, Haofu Hu, Anna I. Vickrey, Sandra C. A. Nielsen, Sydney A. Stringham, Hao Hu, Eske Willerslev, M. Thomas P. Gilbert, Mark Yandel, Guojie Zhang, Jun Wang
The geographic origins of breeds and the genetic basis of variation within the widely distributed and phenotypically diverse domestic rock pigeon (Columba livia) remain largely unknown. We generated a rock pigeon reference genome and additional genome sequences representing domestic and feral populations. We found evidence for the origins of major breed groups in the Middle East and contributions from a racing breed to North American feral populations. We identified the gene EphB2 as a strong candidate for the derived head crest phenotype shared by numerous breeds, an important trait in mate selection in many avian species. We also found evidence that this trait evolved just once and spread throughout the species, and that the crest originates early in development by the localized molecular reversal of feather bud polarity.
