沙漠蜜蜂（Apis mellifera jemenitica）全基因组比较重测序揭示干旱环境适应的正选择基因与分子机制

《Scientific Reports》：Selection signatures in Apis mellifera jemenitica suggest candidate genes potentially involved in energy metabolism, proteostasis, reproduction, and cellular regulation

摘要

蜜蜂 (Apis mellifera) 有助于植物传粉，支持生物多样性，并对食物生产做出重大贡献。在其亚种中，A. m. jemenitica (JEM) 栖息于沙漠和半沙漠地区，是了解基因组如何适应极端环境条件的宝贵模型。我们对 JEM 和 A. m. mellifera (MEL) 进行了比较全基因组重测序分析，以鉴定与干旱环境适应相关的遗传变异和选择信号。总共鉴定出超过 290 万个单核苷酸多态性 (SNPs)，并分析了群体结构、连锁不平衡 (LD)，以及使用 FST、XP-EHH 和 π 比值方法进行的选择信号全基因组扫描。群体分析显示 JEM 和 MEL 之间存在明显的聚类模式和清晰的遗传分化，伴随着 JEM 中更快的 LD 衰退，这与 JEM 相比 MEL 具有更大的有效群体大小 (Ne = 2523 对比 Ne = 952) 相符。通过联合选择扫描，我们鉴定出 222 个看似处于正选择之下的重叠候选基因。其中许多基因涉及多种生物过程，包括能量代谢、细胞调节、蛋白质稳态、应激反应、基因组维护和细胞通讯，其中几个基因已被证明在耐热性、氧化应激反应、昼夜节律调节和繁殖方面发挥作用。显著的例子包括 LpR、inositol monophosphatase 1、AcCoAS、enolase、BAG6、alpha-Man-Ia、JHE、nocte、CRH-BP 和 Est-6，突显了它们在渗透压和热应激耐受性、能量稳态、蛋白质质量控制、昼夜节律调节和生殖生物学方面的潜在作用。这些发现增强了我们对蜜蜂环境适应潜在分子机制的理解。尽管如此，仍需进一步的多组学调查，包括转录组学、蛋白质组学、代谢组学以及功能测定，以验证本研究鉴定的候选基因和通路的适应性相关性。