近日，深圳華大生命科學研究院、浙江大學和中國大熊貓保護研究中心等單位聯合發布了大熊貓超高質量基因組，其中熊貓秦嶺亞種基因組為首次發布，該研究還結合大熊貓群體數據對大熊貓特異性的生物學特征進行了深度探討。相關研究成果于Science Bulletin在線發表。
本研究中大熊貓的全基因組測序數據和兩個染色體水平的組裝數據均已存儲于國家基因庫生命大數據平臺（CNGBdb），項目編號為：CNP0000785。
*上述研究數據為受控數據。如有下載需求請向國家基因庫數據受控中心(CDA)申請授權。
發布大熊貓超高質量基因組揭示秦嶺和四川亞種分化時間
現生的大熊貓分為兩個亞種——四川亞種和秦嶺亞種，兩個亞種分布在四川、陜西和甘肅三省交界的高山峽谷地區。四川亞種頭大而偏長且嘴尖更像熊，而秦嶺亞種頭圓，嘴短更似貓。
本研究在染色體層次上組裝了迄今為止最為完整的大熊貓兩個亞種的基因組，且秦嶺亞種的基因組為首次組裝。本次的基因組組裝使得目前大熊貓的參考基因組在基因組片段的連續性（Contig）上提升了200倍。
基于超高質量的2個大熊貓亞種的參考基因組，通過對秦嶺亞種和四川亞種的群體重測序研究，重新評估2個亞種的分化時間發生在距今約1.0至1.2萬年前。結合目前已有研究報道，厘清了大熊貓800萬年進化歷史中4個主要的時間節點：
（1）7-8百萬年——2.4-2.0百萬年前，由只吃肉，且身體只有狐貍大小的始熊貓，演化成為身體像野狗般大小，且主食竹子的小種大熊貓；
（2）2.4-2.0百萬年——70萬年前，由主食竹子的小種大熊貓演化成為比現代大熊貓的身體約大12.5%的巴氏亞種大熊貓；
（3）70萬年——1.0-1.2萬年前，主食竹子的巴氏亞種大熊貓演化為現代體型的大熊貓；
（4）1.0-1.2萬年前，現代體型大小的大熊貓，分化形成2個獨立的亞種——秦嶺亞種和四川亞種。
找到大熊貓繁殖率低的遺傳基礎為國寶保護提供新思路
繁殖率對于瀕危物種種群的復壯意義重大，大熊貓的瀕危除了人為原因的影響，低繁殖率也是重要原因之一。該研究通過比較基因組學的分析發現，大熊貓基因組上的DACH2基因調控元件特異性丟失，并在SYT6基因發現特異性位點突變。DACH2基因與生殖系統中米勒管的發育相關，其突變會引起卵巢早衰進而會影響生殖。SYT6基因與精子的形成密切相關。因此，這可能是大熊貓這一物種的繁殖力比其它哺乳動物低的重要原因。
進一步比較四川和秦嶺兩個亞種，發現四川亞種IQCD基因受到強烈的正選擇作用，IQCD基因會影響精子生成及受精，已有研究顯示在不育的人群中該基因的表達量會偏低。這可能是四川亞種比秦嶺亞種具有較高繁殖力的原因之一。
內臟器官適應性變小，或與基因有關
大熊貓是物種特異性進化的典范，是唯一一種能夠靠吃竹子生存繁衍的食肉目動物。殊不知大熊貓憨態可掬，萌萌懶懶的形象都是長期適應性進化的結果，即最大限度降低能量代謝。大熊貓變小的內臟器官亦是如此。該研究發現，大熊貓Hippo通路上諸基因的快速進化和一些基因調控元件上的特異性突變位點，可能是導致大熊貓具有較小的內臟器官，以便應對食性改變和減少能量代謝的適應性進化的結果。
瀕危大熊貓的亞種分化、生殖基因調控元件的丟失和突變，以及內部組織器官變小等物種特性，無不提示我們在當前和今后的漫長時期，均亟需恢復破碎化的棲息地，加強棲息地保護，并對人工繁殖的大熊貓子代進行野化培訓，放歸野外，改善種群的遺傳結構，遏制小種群的衰退，使大熊貓能夠復壯并實現可持續發展的長遠目標。
“本研究是迄今為止組裝最好的大熊貓基因組，也是第一次提供了秦嶺亞種大熊貓的高精度基因組。為大熊貓的演化，繁育，保護等研究提供了重要的資源。” 本文的第一作者光宣敏和蘭天明表示。
補充閱讀
2010年1月，《自然》（Nature）雜志以封面文章的形式刊登了深圳華大生命科學研究院（原深圳華大基因研究院）主導的大熊貓基因組測序成果，該研究的基因組樣品取自北京奧運會的吉祥物大熊貓“晶晶”。
這是中國科學家第一次全面系統地對大熊貓基因組進行測序研究，也是全球第一個基于短讀長reads組裝的哺乳動物基因組。
該研究進一步支持了大多數科學家所持的“大熊貓屬于熊科動物”的觀點，證明了熊科內部各類群的分類情況。
2012年，由中科院動物研究所和深圳華大生命科學研究院領導的研究小組成功重建了大熊貓從起源至今連續的種群演化史。研究結果表明：全球氣候變化是上百萬年來熊貓種群波動的主要驅動因素，人類活動有可能是近期熊貓種群分化和數量嚴重下降的重要原因。這一研究為評估和建立其他瀕危物種的保護方法提供了一個極好的范例。相關研究在《自然·遺傳學》（Nature Genetics）雜志上在線發表。
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參考文獻
Guang X , Lan T , Wan Q H , et al. Chromosome-scale genomes provide new insights into subspecies divergence and evolutionary characteristics of the giant panda[J]. Science Bulletin, 2021.
信息和圖片來源：“BGI華大”公眾號
