Biological adaptations in the Arctic cervid, the reindeer (Rangifer tarandus)

Introduction

Introduction 里面介绍的是它们为什么要做驯鹿这个物种?→ 因为「驯鹿」很奇特而且很重要

例证:

1、驯鹿要适应面对北极的挑战,比如寒冷,食物限制,极昼和极夜的情况

2、驯鹿中的雌性和雄性每年都会更换鹿角,这跟其他鹿科动物中只有雄性换角的情况不一样

3、驯鹿也是鹿科动物中唯一能够完全家养的鹿科动物

驯鹿分为野生,半家养,和家养,半家养是指家养的驯鹿仍然会跟野生的驯鹿进行交配,所以称为半家养。

Rationale

1、比较基因组分析

驯鹿 + 其他鹿科动物 + 其他的哺乳类动物 → 演化基因 + 正向选择基因 + 驯鹿特有的变异体

驯鹿也属于哺乳动物。

2、三只家养的驯鹿(来自中国北部)+ 三只野生驯鹿(来自北欧)→ 确定驯鹿特有的突变是发生在种群,而不是个体特异的

中国北部的大兴安岭也有驯鹿,中国的驯鹿驯化是由鄂温克族驯化的,他们主要分布在俄罗斯西伯利亚以及中国内蒙古和黑龙江两省区。

3、为了确认分析结果,随后进行了体外功能实验,以调查驯鹿特有的一些突变基因导致的功能。

Result

1、CYP27B1POR 基因在维生素 D 代谢中发挥作用

维生素 D 的功能作用,比如对于人来说,维生素 D 缺乏会导致骨质疏松,佝偻病等。

2、驯鹿特定的突变基因 APOBFASN

3、发现了很多的基因突变体,初步探究了功能作用,此处不详细说明。

Process

Reindeer genomes exhibit vitamin D–specific mutations

通过 PAML (系统发育分析中的最大似然估计)发现了两个在维生素 D 代谢通路中的基因 → CYP27B1 和 POR,与其他生物拥有这两个基因的生物作比较,麋鹿中的 POR 基因效率是 20 倍,而山羊和狍子中大概是 6 倍。

Reindeer-specific mutations related to fat metabolism

也发现了 APOB 在脂肪代谢中的作用,这种基因之前也在北极熊和企鹅中发现过。

Mutations related to female antler growth

由于雌性驯鹿也会长角,所以这个现象很特殊。

由于雄鹿和雌鹿如果是在出生后立即切除生殖腺并不会阻止鹿角随着季节更替的生长,研究团队推测这一现象可能与鹿茸生长调控基因对低水平雄激素的敏感性增加有关。→ 不明白为什么?

这个问题并没有得出非常明显的结论

Material

Lastal → 基因测序

Multiz → 拼接配对序列

ExaML + RAxML → 基因树

PAML 中的模块→ 识别出演化基因(rapidly evolving genes) + 正向选择基因(positively selected genes)

Illumina HiSeq 2500 → 全基因组测序

Phyre2 → 蛋白质结构预测