利用20只家犬和4只灰狼基因组探索家犬起源

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家犬是人类最忠诚的朋友和伙伴,在人类文明发展历史过程中一直扮演着重要的角色。根据已有的研究,家犬是由灰狼驯化而来,并且是人类最早驯化的家养动物。家犬跟随着人类不断的迁移,扩散到全世界,其扩散过程记录了人类的迁移路线,研究家犬的起源有助于人们弄清自身的演化。研究家犬起源和驯化的遗传机制,一直是遗传学领域的一个关键问题,具有十分重要的意义。但是关于家犬的起源地和起源时间还存在争议,目前比较流行的是东亚起源、欧洲起源和中东起源三个假说。另外,关于家犬的群体历史也没有很清楚的结果。本研究通过全基因组重测序和群体遗传学分析,探讨家犬的起源和群体历史。  本研究通过对来自世界各地的20只家犬和4只灰狼进行全基因组重测序,共得到20,353,184个SNPs。遗传多样性分析显示灰狼的多样性最高,其次是中国家犬,最后是非洲家犬和欧洲品种犬。连锁不平衡分析显示了同样的趋势,提示家犬可能起源于东亚。应用生物信息学软件smartPCA对家犬进行主成分聚类分析,结果显示家犬是单一起源,并且中国南方家犬与灰狼的关系最近,而非洲家犬与其他犬的关系最远。遗传多样性和PCA分析结果支持了家犬的东亚起源学说。应用软件ADMIXTURE对家犬进行群体结构分析,不仅揭示非洲家犬与其他地区家犬的关系最远,而且家犬存在按地域分群现象,并且显示中国北方家犬存在与欧洲品种犬杂交的现象。应用软件PSMC对家犬的群体历史分析表明家犬在3.4万年前左右,与灰狼逐渐分离,这个时间可能是家犬开始驯化的时间,远远早于农业的起源。驯化的过程形成了家犬的第一次瓶颈效应,整个瓶颈效应大约持续了2.5万年,家犬的有效群体大小大约降低到原有的十分之一,瓶颈效应持续的时间可能是家犬驯化持续的时间。这个时期恰处于冰期,推测灰狼有可能因得不到足够的食物来源,而经历了“拾荒灰狼”的过程,逐渐被人驯化。之后家犬随着人类迁移扩散到全世界,家犬的群体大小开始扩张。但是在品系化过程中,品种犬祖先群体大小急剧降低,经历了第二次瓶颈效应,形成了现在品系众多的现代品种犬群体,而非品种犬群体不受品系化过程的影响。
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