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华大海洋联合发表中华白海豚基因组
日期:2019-09-01

近日,华大海洋研究院与中山大学海洋科学学院合作,在国际著名学术期刊Marine Drugs上发表了中华白海豚基因组论文。本研究首次组装出高质量的中华白海豚基因组图谱,阐明了中华白海豚的适应性进化、系统发育以及历史种群动态特征,为生物活性物质(如降血压肽类)的高通量筛选与研发提供了遗传基础,并将为中华白海豚这一国家一级保护动物的遗传资源保存、物种保育以及后续科学研究提供重要支撑。

中山大学海洋科学学院贾坤同副教授与华大海洋研究院卞超副院长和易云海博士生为该论文的共同第一作者, 华大海洋研究院院长石琼教授与中山大学海洋科学学院吴玉萍教授、易梅生教授为该论文的通讯作者。 


中华白海豚是一种主要栖息于印度洋和西太平洋热带及亚热带近岸水域的小型鲸类。在中国,中华白海豚主要分布于福建厦门、台湾西海岸、广东珠江口、广东雷州湾、广西北部湾以及海南三亚水域,是我国国家一级保护物种,同时也是世界自然保护联盟红色名录中的“易危”物种,迫切需要对其自然群体进行保护。珠江口海域中华白海豚群体被认为是现存已知全球最大的中华白海豚群体,是中华白海豚重要的种质资源所在地,极具保护与研究价值。另外,与远洋鲸豚不同,中华白海豚生活在近岸、浅海水域,其相对独特的生活环境使其成为研究鲸类适应性进化的理想材料。

为了深入研究鲸类的进化、系统发育和群体遗传学特征,我们对中华白海豚进行了全基因组测序、组装和注释。结果表明,中华白海豚组装基因组为2.3Gb,contig N50和scaffold N50分别达84.3kb和19.2Mb。组装基因组图谱的完整性与连续性都很高。

我们将中华白海豚与其它哺乳动物进行了系统发育分析,结果表明,在哺乳动物中鲸类与偶蹄类具有较近的系统发育关系。在鲸类中,中华白海豚与瓶鼻海豚的亲缘关系最近,它们在约760万年前开始出现遗传分化(图2)。基因组水平的基因家族扩张和收缩分析表明,中华白海豚的基因家族收缩的比扩张的要多(图3),表明中华白海豚在进化过程中丧失了许多基因。而与DNA修复、细胞生长、物质运输、脂代谢、神经系统和感官系统等相关的基因发生了扩张,表明中华白海豚在进化中提升了其对近岸复杂环境压力的适应。 



通过种群历史动态分析,我们发现中华白海豚种群在距今约35万年前发生了明显的瓶颈效应,这比抹香鲸和江豚的瓶颈效应晚发生约1百万年(图4)。将中华白海豚的历史种群动态与古气候变化进行拟合分析发现,中华白海豚种群从民德冰期开始发生瓶颈效应,并在随后的20万年前至15万年前期间持续发生种群衰退,且种群变化特征与其间海平面变化情况较一致。这一研究表明中华白海豚的历史种群动态变化与古历史气候变化相关。



同时,本研究也通过比较基因组学发现中华白海豚和其它4种代表性哺乳动物(小须鲸、白暨豚、瓶鼻海豚和牛)体内均存在高度保守的降血压肽类物质(图5),这一研究将为该类生物活性物质的高通量筛选以及相关心脑血管药物的研发提供遗传资源。