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摘要
生物对自然环境的适应过程一直都是进化研究的核心和焦点问题。荒漠,至少占据了全球陆地表面积的33%,是地球上最极端的环境之一,同时也是陆生生态系统的重要组成。荒漠地区干旱缺水、资源匮乏、极端热振幅、强辐射等严酷的环境选择压力,使其成为研究动物极端环境适应的天然实验室。荒漠啮齿类是荒漠动物多样性的主要组成成分。然而,对于同域分布的荒漠啮齿物种是否会产生趋同的适应机制,以及不同的荒漠环境是否会驱动物种基因组上的趋异进化,在很大程度上依然未知。为了研究独立进化出荒漠生态位的同域分布物种是否会产生趋同的荒漠适应,我们选择了亲缘关系较远但部分同域分布的内蒙古三趾跳鼠(Dipussowerbyi)、五趾跳鼠(Orientallactagasibirica)、子午沙鼠(Merionesmeridianus)和小毛足鼠(Phodopus roborovskii)为研究对象。比较基因组分析揭示同域分布的四种啮齿动物在花生四烯酸代谢、产热通路、能量稳态、DNA损伤刺激响应以及蛋白质和脂质代谢等相关功能表现出显著的趋同适应;且它们的适应策略与其他大型荒漠食草动物存在明显差异。通过对内蒙古三趾跳鼠不同荒漠环境(高海拔VS低海拔、极端干旱VS半干旱)的群体对之间进行全基因组选择扫描分析,从高海拔荒漠群体的基因组中筛选出88个具有强烈选择信号的候选基因,显著富集到与辐射响应、DNA修复和脂质稳态与代谢相关的GO分类,潜在与高海拔荒漠的强紫外辐射、缺氧和资源稀缺等环境压力密切相关。ATR和HIF1AN基因可能促进对高海拔荒漠的适应。在极端干旱荒漠群体中共筛选出43个显著受到正选择的候选基因,显著富集到与能量稳态和细胞稳态相关的GO分类上,潜在与极旱荒漠环境下食物资源的稀缺和严峻的渗透压胁迫。DMXL2基因可能有助于对极端干旱荒漠环境的适应。
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