我院苏军虎教授团队在鼢鼠适应高海拔环境方面取得新进展

近日，国际知名学术期刊《BMC Biology》（中科院分区生物学1区TOP期刊，IF=4.4）发表了我院苏军虎教授团队的研究论文“Introgression drives adaptation to the plateau environment in a subterranean rodent”。该研究在基因组水平揭示了青藏高原高寒草甸的两种地下啮齿动物—高原鼢鼠（Eospalax baileyi）和甘肃鼢鼠（E. cansus）的高海拔适应的分子机制，并首次发现低氧适应相关基因的渐渗（Introgression）可能在甘肃鼢鼠适应高海拔环境的过程中发挥了重要作用。

该论文第一作者为草业学院副研究员康宇坤，通讯作者为苏军虎教授。草业学院博士生王志成、安康和侯齐琪参与了部分研究工作。该研究得到了国家自然科学基金面上项目（32272566）、国家自然科学基金地区项目（31760706）和甘肃省教育厅产业支撑计划（2022CYZC-47）的资助。

基因渐渗已多次被证明在物种适应极端环境中发挥着重要作用。高原鼢鼠和甘肃鼢鼠在青藏高原东缘高寒草甸呈同域分布，甘肃鼢鼠这一典型的低海拔生物如何适应该地区高海拔环境目前尚不明确。

本研究基于全基因组重测序，首先建立了基于全基因组数据的两个物种的系统进化关系，发现高原鼢鼠并没有严格地按照黄河以北和黄河以南形成两个支系。甘肃鼢鼠高海拔群体与低海拔群体间分层明显；遗传结构分析中暂未发现同域分布区两个物种种间存在基因交流，而种群动态历史分析则揭示了由高原鼢鼠到甘肃鼢鼠方向的较高水平的基因流；连锁不平衡分析揭示了高海拔群体受到了较强的选择（图1）。甘肃鼢鼠高海拔群体适应高原环境的分子机制与高原鼢鼠的高海拔适应机制类似，即与能量代谢、心血管系统发育、钙离子转运及响应缺氧相关的基因受到了正选择，一定程度上驱动了个体对高原环境的适应（图2）。

图1 高原鼢鼠和甘肃鼢鼠的系统发育关系、遗传结构、种群历史动态及连锁不平衡分析

图2 全基因组选择信号分析

结合Genome-wide selective sweep、D-statistic、f_d-statistic及haplotype sharing等分析方法，发现高原鼢鼠与甘肃鼢鼠种间发生了基因渐渗，由高原鼢鼠群体渐渗到甘肃鼢鼠群体的正选择基因中，含有Uvrag，Hpse2，Rbpj，Slit2，Ece1，Nrp1，Tspan4，Sik2，Phex，Ireb2，Cask，Gpc3等多个与心血管系统发育、肺部发育及钙离子转运相关的基因，这些基因可能在甘肃鼢鼠适应高海拔环境过程中起到了重要作用。本研究结果为理解青藏高原物种的适应性进化以及基因渐渗在物种适应高海拔环境中的重要性提供了新的见解。