13種鷺科鳥類組織相容性復(fù)合物Ⅱ類B基因初步研究.pdf

1、主要組織相容性復(fù)合體(Major histocompatibility complex，MHC)基因是脊椎動(dòng)物體內(nèi)與免疫功能密切相關(guān)的一個(gè)的基因家族，其基因編碼的蛋白在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)識(shí)別自身和異物之間起著重要的作用。MHC變異反映種群內(nèi)、種群間與進(jìn)化相關(guān)的適應(yīng)性過程，適合于研究進(jìn)化生態(tài)學(xué)和保護(hù)學(xué)方面的一些問題。
　　本文鑒定了分布于中國(guó)境內(nèi)鷺科鳥類(ardeidae)的兩個(gè)經(jīng)典MHCⅡ類基因(DAB1、DAB2)，并設(shè)計(jì)通用引物分析

2、了鷺科鳥類7屬13種的MHCⅡ DAB基因，特別是包含假定的肽鏈結(jié)合區(qū)(peptide-binding region，PBS)的第二外顯子的序列變異情況，初步研究不同物種序列之間的系統(tǒng)關(guān)系。其中較為系統(tǒng)地分析了鷺亞科(ardeinae)受脅物種黃嘴白鷺（Egretta gulphotes）、巖鷺（Egretta sacra）的MHCⅡB DAB1座位變異情況，以及常見種白鷺（Egretta garzetta）MHCⅡB DAB1基因在三

3、個(gè)不同地區(qū)的遺傳多樣性情況。通過上述分析，希望能夠初步了解這些MHC基因在鷺科鳥類的變異水平，尤其關(guān)注那些由選擇壓力引起的序列變異區(qū)域。
　　本文主要研究結(jié)果主要包括下列三個(gè)方面:
　　(1)主要組織相容性復(fù)合物(MHC)由于長(zhǎng)期受到自然選擇等作用的影響具有高度遺傳多態(tài)性的特點(diǎn)，因而能反映物種與環(huán)境因素之間的適應(yīng)性進(jìn)化關(guān)系，適合作為研究進(jìn)化生態(tài)學(xué)及保護(hù)生物學(xué)諸多開放性問題的有效工具。為開發(fā)適于研究鷺科鳥類MHC基因遺傳多樣性

4、的分子工具。我們利用已有的鳥類MHC基因分子信息，用PCR方法在蒼鷺（Ardea cinerea）分離鑒定到兩種MHCⅡB基因（DNA及cDNA:包含部分第一外顯子到部分第三外顯子區(qū)域，命名為DAB1與DAB2）;這兩種基因符合經(jīng)典的MHCⅡB結(jié)構(gòu)特征。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)通用引物用于擴(kuò)增13種鷺科鳥類此二類MHCⅡB基因第二外顯子與第二內(nèi)含子序列，總共93個(gè)等位基因被鑒定。建立在第二外顯子基礎(chǔ)上的系統(tǒng)關(guān)系顯示:這兩個(gè)基因分為兩個(gè)不同

5、支鏈，暗示著每個(gè)基因執(zhí)行功能上可能存在區(qū)別。在每個(gè)分支上，來自不同種內(nèi)的一些第二外顯子序列比同一種內(nèi)序列更為接近，同時(shí)一些共享等位基因被發(fā)現(xiàn)，這些都支持MHC跨物種進(jìn)化學(xué)說。在第二內(nèi)含子到部分第三外顯子序列基礎(chǔ)上的系統(tǒng)關(guān)系顯示兩個(gè)基因是根據(jù)種類聚支，顯示著協(xié)同進(jìn)化。最后，基因轉(zhuǎn)換分析顯示基因轉(zhuǎn)換發(fā)生在在鷺科MHC進(jìn)化過程中。
　　(2)由于MHC是與機(jī)體自身免疫應(yīng)答緊密關(guān)聯(lián)，較高的多樣性水平有助于物種面對(duì)外部病原的入侵，提高適應(yīng)環(huán)

6、境和生存繁衍的能力，因此MHC的高度多態(tài)性水平是物種生存力的一個(gè)重要指標(biāo)。本研究選擇了中國(guó)大陸三個(gè)不同地理位置（河南、貴州、福建）的白鷺種群，初步研究在MHCⅡB DAB1基因是否存在分化。研究結(jié)果如下:在這個(gè)常見種中發(fā)現(xiàn)了豐富的MHCⅡB DAB1等位基因數(shù)量（55個(gè)不同等位基因發(fā)現(xiàn)于73個(gè)個(gè)體），其序列變異分析顯示抗原結(jié)合位點(diǎn)上的非同義突變替換率高于同義突變替換率(dN/dS:1.99，P＜0.05)，顯示歷史上白鷺DAB1基因經(jīng)歷

7、過正選擇作用。CODMEL程序中的模型M7和M8似然比檢測(cè)(Likelihood ratio test，LRT)結(jié)果同樣支持上述推論。進(jìn)一步利用經(jīng)驗(yàn)貝葉斯法準(zhǔn)確地檢測(cè)出15個(gè)受正選擇作用的氨基酸位點(diǎn)，其中9個(gè)處于假設(shè)的抗原結(jié)合位點(diǎn)上，因此正選擇可能是維持白鷺DAB1基因多態(tài)性的主要機(jī)制之一。在系統(tǒng)分析方面，系統(tǒng)樹的分析結(jié)果顯示河南種群趨向獨(dú)立分支。分子變異分析(analysis of molecular variance，AMOVA)顯

8、示出種群間顯著的MHC基因分化((O)ST=0.296，P＜0.0001);遺傳距離與地理距離相關(guān)性分析顯示不顯著(P=0.838)?？梢?，如果某地區(qū)識(shí)別當(dāng)?shù)刂匾≡吹腗HC優(yōu)勢(shì)等位基因受到選擇，這種選擇可能使不同區(qū)域的種群MHC產(chǎn)生分化。
　　(3)為了解鷺科受脅物種（黃嘴白鷺和巖鷺）適應(yīng)環(huán)境的潛力，本研究使用MHCⅡB DAB1基因多態(tài)的第二外顯子序列，通過單鏈核苷酸多態(tài)反應(yīng)和序列測(cè)序進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，在30個(gè)黃嘴白鷺個(gè)體中

9、發(fā)現(xiàn)19個(gè)不同序列，9個(gè)巖鷺個(gè)體中發(fā)現(xiàn)8個(gè)不同序列;巖鷺單個(gè)個(gè)體擁有2不同序列，暗示著黃嘴白鷺MHC中發(fā)生明顯的基因拷-3個(gè)不同序列，黃嘴白鷺單個(gè)個(gè)體擁有6-10個(gè)貝現(xiàn)象。與常見種白鷺相比，序列多樣性研究顯示兩個(gè)物種的MHCⅡB DAB1基因并沒有展示出低的多樣化水平(核苷酸多樣性Pi值分別為:黃嘴白鷺0.0798，巖鷺0.0756)。在兩個(gè)物種序列突變分析中，在抗原結(jié)合位點(diǎn)上的非同義突變替換率均高于同義突變替換率（dN/dS:黃嘴白鷺

10、2.21、巖鷺2.37），氨基酸替換也趨向集中在抗原結(jié)合位點(diǎn)（抗原結(jié)合位點(diǎn)替換率/非抗原結(jié)合位點(diǎn)替換率:黃嘴白鷺0.2882/0.0705，巖鷺0.2288/0.0873），提示抗原結(jié)合位點(diǎn)上的MHCⅡB DAB1第二外顯子基因受到正選擇作用。最后，基于兩個(gè)物種MHC同源序列構(gòu)建的系統(tǒng)分析結(jié)果顯示，MHCⅡB DAB1第二外顯子基因序列未根據(jù)物種關(guān)系聚類，支持MHC的跨種進(jìn)化學(xué)說。
　　本研究首次調(diào)查了13種鷺科鳥類在適應(yīng)性標(biāo)記M