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Sci Rep:中科院水生所何舜平研究组从线粒体全基因组视角揭示高原鳅属鱼类起源及其高海拔适应性进化机制

摘要 : 2016年7月15日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Scientific Reports》杂志在线发表了中国科学院水生生物研究所何舜平研究组题为"Mitogenomic perspectives on the origin of Tibetan loaches and their adaptation to high altitude"的研究论文

 2016年7月15日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Scientific Reports》杂志在线发表了中国科学院水生生物研究所何舜平研究组题为"Mitogenomic perspectives on the origin of Tibetan loaches and their adaptation to high altitude"的研究论文,水生所博士研究生王莹为论文第一作者,何舜平研究员为论文通讯作者。

高原鳅属鱼类是青藏高原三大鱼类类群中最大的一类群,广泛分布在青藏高原及其邻近地区。早期有关高原鳅属鱼类形态特征和地理分布的研究提出高原鳅这一类群的起源和进化与青藏高原的隆升是密切相关的。青藏高原高海拔、栖息地寒冷和低氧的极端环境给当地物种带来了严酷的考验。作为青藏高原上代表性的土著物种,高原鳅属鱼类却能很好地适应这些严峻的自然条件。先前已有不少研究基于线粒体基因组数据来探讨高原土著动物的适应性进化,但至今尚未有从线粒体基因组视角来阐释高原鳅属鱼类这一类群对高海拔环境适应的遗传机制。

研究人员通过测定32个鳅超科鱼类的线粒体全基因组(29个高原鳅、2个须鳅和1个长南鳅),结合NCBI数据库已公布的64 种鳅超科鱼类的线粒体基因组探讨了高原鳅属鱼类的起源,并为高原鳅属鱼类在适应高海拔环境过程中线粒体的适应性进化提供了一个全面的观点。研究结果如下:1)通过鳅超科鱼类系统进化分析揭示了科水平的系统进化关系((沙鳅科, 梵条鳅科), ((花鳅科, 平鳍鳅科), 条鳅科)),高原鳅属鱼类位于条鳅科自成一个单系群;2)分化时间估算显示高原鳅属鱼类和条鳅科其他鳅在约 23.5 百万年(Ma)前发生分歧,这一时间估计和青藏高原中新世早期的隆起时间相一致;3)选择压分析结果显示高原鳅属鱼类线粒体基因组中的13个蛋白质编码基因的非同义突变率和同义突变率的比值(dN/dS)显著高于非高原鳅属鱼类的dN/dS值,说明高原鳅在线粒体基因组水平上呈现出加速进化趋势;4)正选择分析检测出ND1和ATP8两个蛋白质编码基因在高原鳅这一类群中发生了正选择作用。

原文链接:

Mitogenomic perspectives on the origin of Tibetan loaches and their adaptation to high altitude

原文摘要:

Tibetan loaches are the largest group of Tibetan fishes and are well adapted to the Tibetan Plateau. To investigate the origin of Tibetan loaches and their adaptations to the Tibetan Plateau, we determined 32 complete mitochondrial genomes that included 29 Tibetan loach species, two Barbatula species and Schistura longus. By combining these newly determined sequences with other previously published mitochondrial genomes, we assembled a large mitogenomic data set (11,433 bp) of 96 species in the superfamily Cobitoidea, to investigate the phylogenetic status of the genus Triplophysa. The resulting phylogeny strongly supported that the genus Triplophysa forms a monophyletic group within Nemacheilidae. Our molecular dating time suggests that the lineage leading to the Tibetan loaches and other loaches diverged approximately 23.5 Ma, which falls within the period of recent major uplifts of the Tibetan Plateau in the Early Miocene. Selection analyses revealed that the mitochondrial protein-coding genes of Tibetan loaches have larger ratios of nonsynonymous to synonymous substitutions than do those of non-Tibetan loaches, indicating that Tibetan loaches accumulated more nonsynonymous mutations than non-Tibetan loaches and exhibited rapid evolution. Two positively selected sites were identified in the ATP8 and ND1 genes.

来源: Scientific Reports 浏览次数:0

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