台灣帝雉全基因體首度完整解碼,揭開高山適應性的演化機制

作者 | 發布日期 2018 年 06 月 27 日 13:32 | 分類 生態保育 , 生物科技 follow us in feedly

只棲息於高海拔地區的台灣特有種鳥類台灣帝雉,終於首次由台大跨領域團隊為其解碼全基因體序列,不只解開帝雉的基因演化史,也發現帝雉與原雞的基因體序列相似度高達 89.98%,此成果未來或有助於為本土鳥類的禽流感預防與治療等研究提供重要線索。



帝雉是台灣特有的長尾雉屬鳥類,是台灣雉科鳥類中棲息於最高海拔者,也是台灣現有特有種鳥類中體型最大者,被國際自然保護聯盟紅皮書列為近危物種之一,也是我國 Ⅱ 級保育類野生動物,野外數量預估不會超過萬隻,分布僅見於中央山脈中、高海拔山區,玉山國家公園內可見。

台灣帝雉也是千元紙鈔背面的主角,但之前,國內沒有人為其分析完整基因。台灣大學生醫電子與資訊學研究所所長莊曜宇團隊首度分析來自 3 隻不同個體的帝雉成鳥,建立 7 個不同跨度的 DNA 文庫與 2 個 RNA 樣本,完成國內特有種鳥類的全基因體解碼,也是全球第一種完成全基因體解碼的長尾雉屬鳥類。

團隊利用「次世代定序技術」獲得帝雉約 1,600 億個核苷酸,組裝出超過 10 億個鹼基對的帝雉基因體序列圖譜(人體鹼基對 30 億個),並完成約 16,000 個帝雉基因的註解與功能性分析。

將帝雉的全基因體序列與原雞各染色體比較後,研究人員發現兩者具有類似的基因組成結構,相似度介於 86.24%~89.98%,或許未來有助於為本土禽流感的預防治療研究提供重要線索。

▲ 雄原雞。(Source:By Subramanya C K [CC BY-SA 3.0], from Wikimedia Commons

此外,基因分析也揭開了帝雉生活在高海拔環境的演化機制,由於高海拔環境暴露到的紫外線量較平地多,帝雉在輻射反應、DNA 修復、免疫反應、能量代謝、氧氣運輸、血紅蛋白結合等功能,其基因都產生適應性演化。

莊曜宇以血紅蛋白的適應性演化為例,帝雉第 78 個胺基酸由一般的丙胺酸(T)演化成蘇氨酸(A),和生活在北美安地斯山區的安地斯鵝一樣。

隨著帝雉基因圖譜完整揭露,科學家能更了解物種保育和復育工作所需的資訊,不過目前針對台灣特有種的相關研究資源與成果尚未有效整合及保存,研究團隊希望能趕緊為台灣特有種建立專屬資料庫。研究成果已發表在國際知名期刊《Giga Science》。

(首圖來源:謝郁震/科技部)