浙大、华大等联合发布高质量大熊猫基因组

Dynpro

全球有两种大熊猫？浙大、华大等联合发布高质量大熊猫基因组
红星新闻2月19日消息，近日，浙江大学、深圳华大生命科学研究院和中国大熊猫保护研究中心等单位联合发布了大熊猫超高质量基因组研究的最新结果，其中大熊猫秦岭亚种的基因组为首次发布，该研究还结合大熊猫群体数据对大熊猫特异性的生物学特征进行了深度探讨。

红星新闻注意到，该研究指出，大熊猫生殖基因某些元素的丢失和突变，可能是大熊猫这一物种的繁殖力比其它哺乳动物低的重要原因。

相关研究人员告诉红星新闻，该研究是迄今为止组装最好的大熊猫基因组，也是第一次提供了秦岭亚种大熊猫的高精度基因组。为大熊猫的演化、繁育和保护等研究提供了重要的资源。

大熊猫超高质量基因组发布，揭秘熊猫亚种分化时间

据了解，现生的大熊猫分为两个亚种——四川亚种和秦岭亚种，两个亚种分布在四川、陕西和甘肃三省交界的高山峡谷地区。四川亚种头大而偏长且嘴尖更像熊，而秦岭亚种头圆，嘴短更似猫。

近日，浙江大学、深圳华大生命科学研究院和中国大熊猫保护研究中心等单位联合发布了大熊猫超高质量基因组，该研究还结合大熊猫群体数据对大熊猫特异性的生物学特征进行了深度探讨。相关研究成果于Science Bulletin在线发表。

该研究在染色体层次上组装了迄今为止最为完整的大熊猫两个亚种的基因组，且秦岭亚种的基因组为首次组装。本次的基因组组装使得目前大熊猫的参考基因组在基因组片段的连续性（Contig）上提升了200倍。基于超高质量的2个大熊猫亚种的基因组数据和群体的重测序数据的深度分析研究，发现2个亚种的分化时间发生在距今约1万至1.2万年前。

“本研究是迄今为止组装最好的大熊猫基因组，也是第一次提供了秦岭亚种大熊猫的高精度基因组。为大熊猫的演化、繁育和保护等研究提供了重要的资源。” 本文的第一作者光宣敏和兰天明表示。

兰天明告诉红星新闻，本次对大熊猫秦岭亚种进行基因组装，主要是考虑到四川亚种与秦岭亚种在形态和遗传上均出现了明显的分化，并且每个亚种都有自己独特的遗传信息。

“如果我们不对秦岭亚种进行基因组组装，就没有办法发现秦岭亚种独有的基因组片段，而这些基因组片段很有可能与大熊猫的生存和繁育相关。因此，只有我们把秦岭大熊猫的基因组组装出来，才能够通过深度的分析和研究，发现问题，并为秦岭亚种的保护提供指导和参考”。

2010年1月，国际顶级学术期刊《自然》杂志曾刊登了深圳华大生命科学研究院主导的大熊猫基因组测序成果，这是中国科学家第一次全面系统地对大熊猫基因组进行测序研究，进一步支持了大多数科学家所持的“大熊猫属于熊科动物”的观点。

兰天明介绍，2010年当时由于条件限制，基因组质量并不是特别理想。随着近年来技术的发展，很多动植物高质量基因组不断升级更新。在这样的背景下，作为国宝的大熊猫，更应该有一个高质量的基因组。

大熊猫的DACH2基因的调控元件丢失情况示意图

此外，与其它哺乳动物相比，该研究通过比较基因组学的分析发现，大熊猫基因组上的DACH2基因调控元件特异性丢失，并在SYT6基因发现特异性位点突变。DACH2基因与生殖系统中米勒管的发育相关，其突变会引起卵巢早衰进而会影响生殖。SYT6基因与精子的形成密切相关。由此提示，生殖系统中关键基因出现异常，可能是大熊猫这一物种的繁殖力比其它哺乳动物低的重要原因之一。

进一步比较四川和秦岭两个亚种，发现四川亚种IQCD基因受到强烈的正选择作用。由于IQCD基因会影响精子的生成和受精，且已有研究显示在不育的人群中该基因的表达量会偏低。所以，该项研究结果，又从另一个角度提示秦岭亚种的繁殖力比四川亚种更低。

专家建议减少两个亚种接触，遏制种群衰退

2005年，世界权威的动物分类学刊物《美国哺乳动物学杂志》刊登了浙江大学方盛国教授将“中国大熊猫定名为四川指名亚种和秦岭亚种”的相关论文，首次科学地提出并命名了大熊猫的秦岭亚种。

方盛国教授通过研究发现：秦岭大熊猫与四川大熊猫大约在1万年前产生分化，秦岭大熊猫更为古老，四川大熊猫产生分化后的遗传变异性更大，遗传多样性更为丰富；而通过头骨对比分析，发现四川亚种的头大牙齿小，秦岭亚种的头小牙齿大，四川亚种的头长近似熊，秦岭亚种的头圆更像猫。

在室外活动的大熊猫

“现在我们已经发现秦岭大熊猫的繁殖能力比四川大熊猫要弱一些，这就需要我们加强对秦岭大熊猫野生种质资源的保护力度，因为该亚种是当代大熊猫的原始种群。同时，在人工圈养的繁殖配对方面也应该引起重视。因为如果只是秦岭亚种的个体之间配对繁殖是没有问题的，但如果秦岭亚种跟四川亚种杂交配对繁殖，所产生的子代个体的繁殖力，可能就会低于四川亚种”，这对于那些已经具有了可持续发展的四川亚种种群来说，是极为不利的。

方盛国教授结合此次基因组研究所发现的新成果告诉红星新闻，建议尽快加大大熊猫隔离种群之间基因交流的力度，尽量避免或减小野生小种群出现近亲繁殖和遗传衰退的问题；建议在野外隔离的种群之间修建旨在促进基因交流的走廊带时，应避免两个亚种之间的走廊带建设。否则，远交衰退问题，可能使四川亚种的大熊猫的生存力受到影响。

据当地媒体报道，2018年9月秦岭大熊猫生态廊道建设项目启动仪式举行。未来十年，在秦岭大熊猫分布区内，将建立6个大熊猫走廊带，开展大熊猫走廊带通道建设与生境修复，恢复大熊猫潜在栖息地，促进秦岭大熊猫种群发展。

方盛国教授介绍到，“对于秦岭熊猫来说，最要紧的还是在秦岭山系内部的小种群之间修建廊道，把它们连在一起，形成一个完整的大种群，实现野生种群的可持续发展，并带来复壮的希望。否则，跟四川亚种的栖息地连通，可能会出现远交衰退情况的发生。在其他大型哺乳动物中曾出现过两个种群放在一起时，因不匹配发生远交衰退，导致种群灭绝的案例。而在更为低等的爬行动物，比如扬子鳄当中，就发现了两个分化时间比较长的种群之间杂交，后代出现畸形的情况。所以说在廊道修建的时候要慎重。”

“熊猫作为野生保护动物，与家禽家畜不一样，它们最终还是要放到野外去自由生活，回归自然的。如果这种情况下我们只是定向培育它好看或者温顺，一旦放归野外，它的生殖能力、环境适应能力都会大大的减弱，而且随着放归个体数量的增加，放归地原有的野外种群就有可能会慢慢地因遗传多样性的削弱而日渐走向衰退甚至灭绝。我们通过在基因等方面对圈养种群进行遗传结构和多样性的优化，不是寻求产量，关键是要保证繁殖后代的质量，使放归的熊猫能够更加适应野外的生活。”方盛国教授说。

（原题为《研究发布两种大熊猫的基因组 对话作者：找到“国宝”生存力脆弱的原因》）