BMC：线粒体全基因组分析解决传统分析难题

　　

生物通报道：来自中国科学院昆明动物研究所，四川大学等处的研究人员分析了鸡形目34个种的线粒体全基因组，得到了支持率较高的系统树，为澄清鸡形目，特别是雉科长期混淆不清的系统发育关系提供了重要的证据。这项研究为进一步研究雉科的快速辐射分化、雌雄二色性多次分化以及飞行能力的多次独立退化等提供了很好的基础。研究近期公布在国际著名杂志BMC Evolutionary Biology 上。

领导这一研究的是昆明动物研究所张亚平院士，其早年毕业于复旦大学生物系，1991年获中国科学院昆明动物研究所博士学位，主要的研究包括在国内较早地、系统地开展动物分子系统学的研究，深入研究灵长类、食肉类、兔形类和啮齿类的进化，在国际上建立了较为全面的熊超科分子系统树等。近期其研究组接连获得了多项研究成果。

鸡形目是一个在世界范围里广布的种类。雉科在该目里成员最多，关系最复杂。中国拥有世界上雉科近1/3的种类，其中又有大约1/3是我国的特产种，有“雉类的王国”之称。该目包含了人们所熟悉以及有重要经济价值的家鸡，火鸡，鹌鹑等；也包含了很多稀有的观赏鸟类，比如红腹锦鸡，红腹角雉，白鹇等。由于它们具有重要的科学与经济价值，鸡形目的研究倍受关注。然而到目前为止，它们的系统发育关系仍然混淆不清，很多研究得出互相矛盾的结果，尤其是雉科物种的系统发育关系十分复杂。

研究人员分析了鸡形目34个种的线粒体全基因组，得到了支持率较高的系统树，为澄清鸡形目，特别是雉科长期混淆不清的系统发育关系提供了重要的证据。该研究结果提示，传统上根据形态等划分的雉类、鹑类、孔雀类以及角雉类都不是单系，也就是说雉科形态发生了多次的趋同进化，导致了依赖外形的传统分类的困难。

而之前根据单个基因或者少数几个基因的研究，各个节点支持率很低，留下很多颇有争议的系统发育关系。这些问题在本研究中得到较好的解决，说明线粒体全基因组分析是解决这种快速辐射进化类群系统发育关系的有效途径。该研究结果为进一步研究雉科的快速辐射分化、雌雄二色性多次分化以及飞行能力的多次独立退化等提供了很好的基础。

（生物通：万纹）

原文摘要：

A mitogenomic perspective on the ancient, rapid radiation in the Galliformes with an emphasis on the Phasianidae
Abstract
Background
The Galliformes is a well-known and widely distributed Order in Aves. The phylogenetic relationships of galliform birds, especially the turkeys, grouse, chickens, quails, and pheasants, have been studied intensively, likely because of their close association with humans. Despite extensive studies, convergent morphological evolution and rapid radiation have resulted in conflicting hypotheses of phylogenetic relationships. Many internal nodes have remained ambiguous.

Results
We analyzed the complete mitochondrial (mt) genomes from 34 galliform species, including 14 new mt genomes and 20 published mt genomes, and obtained a single, robust tree. Most of the internal branches were relatively short and the terminal branches long suggesting an ancient, rapid radiation. The Megapodiidae formed the sister group to all other galliforms, followed in sequence by the Cracidae, Odontophoridae and Numididae. The remaining clade included the Phasianidae, Tetraonidae and Meleagrididae. The genus Arborophila was the sister group of the remaining taxa followed by Polyplectron. This was followed by two major clades: ((((Gallus, Bambusicola) Francolinus) (Coturnix, Alectoris)) Pavo) and (((((((Chrysolophus, Phasianus) Lophura) Syrmaticus) Perdix) Pucrasia) (Meleagris, Bonasa)) ((Lophophorus, Tetraophasis) Tragopan))).

Conclusions
The traditional hypothesis of monophyletic lineages of pheasants, partridges, peafowls and tragopans was not supported in this study. Mitogenomic analyses recovered robust phylogenetic relationships and suggested that the Galliformes formed a model group for the study of morphological and behavioral evolution.

作者简介：

张亚平

院士，中共党员，理学博士，研究员，博士生导师。1991年在中科院昆明动物研究所获博士学位，1992－1995年初在美国圣地亚哥动物协会做博士后研究，1995年回国任研究员，现任中国科学院昆明动物研究所所长，中国遗传学会动物遗传专业委员会主任；《Cell Research》、《自然科学进展》、《遗传学报》、《科学通报》、《动物学报》、《生物多样性》、《动物学研究》等刊物编委。

他的研究小组主要从事进化基因组和基因组多样性研究,建立了广泛稳定的国际合作关系。他和合作者对哺乳动物重要类群的演化开展了系统深入的研究，澄清了一些类群系统与演化中的一些重要问题；在建立了东亚人群mtDNA单倍型类群的系统发育关系及基础上，探讨了东亚特别是中华民族的源流和人群的迁移与分化，提出了一些新观点；在我国系统研究了一些濒危动物和主要家养动物的遗传多样性；发现我国南方及周边地区是家养动物驯化的重要区域，证明遗传多样性的贫乏与物种濒危之间没有必然的对应关系；在脊椎动物中首次证明了微进化时间范围DNA进化速度有显著差异的现象，说明使用分子钟时应特别谨慎；深入开展了基因的起源进化和生物适应进化机制的研究，揭示了食物适应的一些遗传机制。1995年回国以来，在《Nature》、《Science》、《PNAS》、《Nature Genetics》、《American Journal of Human Genetics》等国际著名SCI刊物发表了一批论文，他们的论文已被引用约800次。因为在分子进化与遗传多样性方面的重要贡献，2002年荣获在美国颁发的国际大奖"Biodiversity Leadership Awards"，成为第一位获此殊荣的亚洲学者。他还先后获得过中国青年科学家奖、中国青年科技奖等奖励。 2001年入选国家创新研究群体。他与美国、日本等国的多个实验室有长期的合作关系，并联合培养研究生。已招收培养了一批博士和硕士研究生。

目前主持在研若干项国家和省部级项目，包括国家自然科学基金委创新研究小组项目"分子进化与进化基因组" （３６０万），中国科学院重要方向研究项目"动物的种群遗传及其与生态适应的关系" （３００万）等重大项目。