近期，華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合東北林業(yè)大學(xué)共同構(gòu)建了染色體級(jí)別的華南虎、東北虎基因組序列圖譜，填補(bǔ)了其基因組信息的空白，為全面了解華南虎遺傳衰退及該物種的遺傳拯救提供了更翔實(shí)的科學(xué)依據(jù)。成果以封面文章形式發(fā)表于《分子生態(tài)資源》。國際保護(hù)遺傳學(xué)家Anubhab Khan專門對(duì)該研究發(fā)表了評(píng)述，認(rèn)為這是迄今為止最高質(zhì)量的虎參考基因組之一，而高質(zhì)量東北虎和華南虎基因組以及相關(guān)的群體基因組學(xué)分析對(duì)未來虎的相關(guān)研究具有重要意義。并稱 2022年是中國虎年，高質(zhì)量虎基因組的發(fā)表是對(duì)虎年最好的慶祝方式。Anubhab Khan在MER發(fā)表評(píng)論華南虎是我國特有的亞種，也曾是分布范圍最廣、數(shù)量最多的老虎。其棲息地覆蓋大半個(gè)中國，常出沒于山脊、灌木叢、密林等環(huán)境中，是典型的山地林棲動(dòng)物。
華南虎作為頂級(jí)掠食者曾經(jīng)在我國廣泛分布
上世紀(jì)50年代，我國進(jìn)入開荒高峰期，大規(guī)模的荒地和森林變成了農(nóng)田，導(dǎo)致老虎的生存空間變小。由于缺乏食物，它們頻繁地出現(xiàn)在人類的生活區(qū)域覓食，咬人、叼牲口，嚴(yán)重威脅了人們的生產(chǎn)生活，所以各地發(fā)動(dòng)了“打虎除害”運(yùn)動(dòng)。此后，華南虎野外種群數(shù)量開始急劇減少，到了70年代，盡管“害獸”身份得以平反，但華南虎已進(jìn)入瀕危狀態(tài)。90年代末，華南虎被宣布在野外功能性滅絕，成為中國最瀕危的物種之一。“野外滅絕”是指某物種所有野生個(gè)體已經(jīng)消失，但在人工飼養(yǎng)的環(huán)境下還存在。根據(jù)世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）劃分的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可分為9級(jí)：滅絕、野外滅絕、極危、瀕危、易危、近危、無危、數(shù)據(jù)缺乏和未評(píng)估?！皽缃^”代表該物種的所有活體在地球上消失了，在自然狀態(tài)下再也無法恢復(fù)。我國自1955年開始圈養(yǎng)華南虎，從野外共捕獲華南虎18只（6雄12雌），其中有繁殖記錄的僅為6只。所以，目前中國現(xiàn)存兩百多只圈養(yǎng)的華南虎均為這6只野生華南虎的后代。雖然目前圈養(yǎng)的華南虎在種群數(shù)量、年齡結(jié)構(gòu)和性別比例上總體情況較好，但由于建群者數(shù)量過少，近親繁殖無法避免，從而導(dǎo)致了種群嚴(yán)重的近交衰退。近交衰退是指近親繁殖導(dǎo)致的后代減少、弱小或不育的現(xiàn)象。這是因?yàn)閮蓚€(gè)有血親關(guān)系的動(dòng)物可能會(huì)從共同祖先那里繼承一種或多種相同的基因，由于病態(tài)的突變基因大多數(shù)為隱性，當(dāng)處于雜合狀態(tài)時(shí)，這些基因可被顯性的雜合子等位基因所掩蓋，不會(huì)表現(xiàn)出不利性狀。而近親繁殖增加了有害隱性等位基因結(jié)合的機(jī)會(huì)，其后代變?yōu)榧兒献影l(fā)病的概率顯著提升。高度的近親繁殖，使得華南虎新生幼崽夭折率高，且還多發(fā)不孕不育等各類遺傳癥。為了追蹤華南虎近親繁殖歷史并探索可行的遺傳拯救策略，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)華南虎和東北虎的高質(zhì)量基因組進(jìn)行了系統(tǒng)比較，并對(duì)每個(gè)亞種進(jìn)行了小規(guī)模重測序。通過基因組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)在7000年前東北虎與華南虎分化之后，華南虎有效群體就開始經(jīng)歷持續(xù)下降，圈養(yǎng)以后的幾十年時(shí)間也發(fā)生了一次明顯種群下降。東北虎和華南虎的高質(zhì)量染色同水平基因組組裝進(jìn)一步研究在華南虎基因組中發(fā)現(xiàn)大量長而連續(xù)的基因組純和片段（ROH），提示了近交在華南虎種群中普遍存在并產(chǎn)生了廣泛影響。有趣的是，雖然華南虎整個(gè)基因組的突變負(fù)荷要明顯高于東北虎，但在長的純合片段區(qū)域的突變負(fù)荷，華南虎卻低于東北虎。這暗示在華南虎在近交過程中，夭折、不孕不育等情況阻止了有害突變傳遞到下一代，客觀上起到凈化作用。此外，研究還發(fā)現(xiàn)了170個(gè)華南虎特有的突變分布在繁殖、生長和發(fā)育相關(guān)的基因中?？紤]到華南虎本身的低繁殖率，這些位點(diǎn)對(duì)于華南虎的保育極其重要。未來或許可以設(shè)計(jì)一些單核苷酸位點(diǎn)芯片用于圈養(yǎng)種群，避免這些位點(diǎn)的繁殖傳代。
上述發(fā)現(xiàn)為了解以虎為代表的大型貓科動(dòng)物的近交衰退機(jī)制提供了豐富的線索和參考基因組。同時(shí)，為制定有效可行的華南虎遺傳拯救策略提供了強(qiáng)大的科學(xué)證據(jù)和支撐。
本研究由東北林業(yè)大學(xué)徐艷春教授團(tuán)隊(duì)和深圳華大生命科學(xué)研究院蘭天明副研究員團(tuán)隊(duì)共同完成。編輯：李麗
本文系作者 @華大集團(tuán) 授權(quán)發(fā)布在 肽度TIMEDOO。未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載。
