家蚕和野桑蚕的泛线粒体基因组研究

基于家蚕(Bombyx mori L.)的养蚕缫丝是中华民族最伟大的发明之一,对于中华文明乃至世界文明产生了重要的影响,因此,家蚕驯化事件在中华文明史上具有重要意义。虽然“家蚕起源于中国,是由中国野桑蚕(Bombyx mandarina Moore)驯化而来”的观点在学界达成了共识,但家蚕的具体驯化地却一直悬而未决。最新的研究从家蚕和核基因组角度为“家selleck HPLC蚕起源于黄河中下游地区”的观点提供了首个生物学证据。基于大样本量的线粒体基因组研究是分析家养动物起源与进化的理想方法。本研究收集了1,363个家蚕及野桑蚕种质资源,从野桑蚕和线粒体基因组角度,进Severe malaria infection一步追溯家蚕的直接野生祖先(中国野桑蚕的哪一个单倍型类群)和起源地(黄河中下游地区的哪几个省份)这两个事关家养动物起源的基本科学问题。主要研究结果如下:1.获得了1,147个家蚕的线粒体基因组。结合Gen Bank已有数据,分析了1,245个正确且完整的家蚕线粒体基因组,全序列长度为15,616 bp~15,711 bp,37个基因均没有发生位置和方向变化,有14,594个保守位点和1,363个SNVs,共鉴定出435个单倍型,单倍型多样度为0.979±0.002,核苷酸遗传多样性为0.00124。2.获得了63个中国野桑蚕的线粒体基因组。结合Gen Bank已有数据,分析了79个正确且完整的野桑蚕线粒体基因组,全序列长度为15,642 bp~15,928 bp,37个基因的排列顺序和方向也完全一致,有14,409个保守位点和1,783个SNVs,鉴定出68个单倍型,单倍型多样度为0.994±0.004,核苷酸遗传多样性为0.00585±0.00094。3.在线粒体基因组水平,家蚕和中国野桑蚕都没有形成明显的地理遗传结构。在泛线粒体基因组水平上,家蚕的中国、日本、热带和欧洲四大地理系统种在进化树中聚类较为分散,没有形成显著的地理遗传结构。中国野桑蚕与日本野桑蚕形成了显著的地理遗传结构,但来自中国19个省(自治区、直辖市)的野桑蚕不同地理群体之间并没有明显的地理遗传结构,仅个别中国野桑蚕群体间发生了基因交流。4.家蚕与野桑蚕各自的单倍型类群间存在明显的遗传分化。基于进化树和单倍型网络图,将家蚕定义为5个单倍型类群(Bmor HA、Bmor HB、Bmor HC、Bmor HD、Bmor HE),野桑蚕定义为4个单倍型类群(Bman HA、Bman HB、Bman HC、Bman HD),且单倍型类群间存在显著遗传差异。5.从母系遗传和泛线粒体基因组的角度证明了家蚕可能起源于我国黄河中游地区的陕西和河南一带。种群遗传分析表明,家蚕群体发生过一次群体扩张事件,与典型的驯化物种的进化趋势一致,而中国野桑蚕则没有发生过群体扩张事件。基于线粒体基因组的进化树上,中国野桑蚕的单倍型类群Bman HA与家蚕最为接近,表明家蚕的直接野生祖先来自中国野桑蚕的单倍型类群Bman HA。该类群的中国野桑蚕样品主要来自属古中国仰韶文化核心地区的陕西省和河南省,说明家蚕的驯化起源地最有可能在黄河中游地区的陕西省和河南省一带。本研究首次解析了野桑蚕和家蚕的线粒体基因组遗传多样性特征,定义了野桑AZD9291价格蚕和家蚕的单倍型类群,明确了家蚕是由中国野桑蚕的单倍型类群Bman HA的祖先型驯化而来的,得出了家蚕起源于黄河中游地区的陕西省和河南省一带的结论,为野桑蚕资源的收集与保护、家蚕的遗传改良与育种等提供了理论基础。