海南坡鹿Ⅱ类MHC位点分离及其变异分析

【摘要】海南坡鹿(Cervuseldihainanus)是我国特有鹿科动物,曾广泛分布于海南岛的低海拔坡地和灌木林区。后因岛上人口数量剧增,坡鹿的栖息环境不断被破坏,加之盗猎行为的猖獗,导致其种群数量经历了严重的瓶颈打击。尽管海南坡鹿的种群数量已有所回升,但现存鹿只都是由1976年保存在大田自然保护区内的26头坡鹿繁衍而来。因此,种群内的奠基者效应明显,遗传多样性匮乏,在外源疾病的影响下,仍然显得十分脆弱,适应进化潜力堪忧。主要组织相容性复合体(MajorHistocompatibilityComplex,MHC)是脊椎动物免疫系统的重要组成部分,并呈现丰富的多态性。同时,它也是濒危动物种群遗传结构、群体适应潜力以及疾病风险评估的重要指标。本研究采用RACE(rapid-amplificationofcDNAends)扩增技术分离了海南坡鹿Ⅱ类MHC基因全长编码序列,并借助gDNA序列信息判断其位点数量情况,而后设计位点特异性引物对海南坡鹿邦溪群体的遗传变异水平进行调查。主要研究结果如下：1)分离到了海南坡鹿3个Ⅱ类MHCA基因共4条完整编码序列,其中包括2条Ceel-DRA序列、1条Ceel-DQA1序列以及1条Ceel-DQA2序列。这3个A基因有着完整的基因结构,都能编码正常的蛋白分子,且在肝、肾、脾等多个脏器组织中表达,符合经典MHC基因的特征。在扫描群体gDNA样品时,无沉默基因或假基因座位发现。2)分离到了海南坡鹿6条Ⅱ类MHCB基因完整编码序列,其中包括3条Ceel-DRB序列和3条Ceel-DQB序列。3条Ceel-DRB序列可能分别来自1-2个Ceel-DRB基因座位,而Ceel-DQB序列则可能来自2-3个基因座位。虽然受实验材料限制,无法准确判断B基因的位点数量,但结合外显子、内含子信息以及小群体组织样本扩增扫描结果,能清楚地判定Ceel-DRB*01与Ceel-DRB*03是互为等位基因关系。Ceel-DQB*01与Ceel-DQB*02、Ceel-DQB*03间存在明显差异,应该源于一个独立的基因座位。通过序列结构分析以及组织表达检测,本研究认为这6条序列全都源于经典Ⅱ类MHCB基因座位。3)分别设计了海南坡鹿Ⅱ类MHCA基因位点特异性引物和B基因物种特异性引物对邦溪群体展开种群遗传调查。结果除上述4条A基因序列和6条B基因序列外,均无新基因序列发现。邦溪群体的奠基者效应明显,需要加强与原种群以及其它迁地种群的基因交流。4)海南坡鹿的Ceel-DRA基因非常保守。2条等位基因间核苷酸和氨基酸差异度仅为0.9%和0.8%。通过与其它鹿科动物的DRA外显子2序列进行比较发现,鹿科动物各种间的DRA基因亦是相当保守。用于分析的4条马鹿(Cervuselaphus)DRA基因序列与坡鹿的Ceel-DRA基因序列在氨基组成上完全相同。故而,坡鹿Ceel-DRA等位基因间缺乏实质性作用的变异,呈现功能意义上的单态,可能是由净化选择作用所造成,无需过度关注其遗传变异水平。5)与Ceel-DRA基因不同,海南坡鹿Ceel-DRB等位基因间存在明显差异,2条等位基因间核苷酸和氨基酸差异度分别高达2.9%和6.4%,受到了正选择作用。此外,通过构建贝叶斯系统发生树发现,坡鹿的Ceel-DRB等位基因与马鹿、梅花鹿(CervusNippon)的等位基因相互交织,鹿科动物的DRB基因存在明显的跨物种进化机制。6)由于Ceel-DRB等位基因间存在明显差异,受到正选择作用,正选择往往能积累有益变异,进而提高群体适合度。因此,在今后的种群遗传管理中要着重关注Ceel-DRB基因的多态性情况。特别在育种时,争取多繁育一些Ceel-DRB杂合子个体。
【作者】刘宏毅；
【导师】方盛国；万秋红；
【作者基本信息】浙江大学，生态学，2014，博士
【关键词】海南坡鹿；Ⅱ类MHC；位点分离；自然选择；跨物种进化；保护策略；

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