近日，国际基因组研究领域杂志Genome Research 在线刊登了中国科学院上海生命科学研究院/中国科学院系统生物学重点实验室研究员李亦学课题组与云南农业大学、中国农业大学等单位合作研究成果Whole genome sequencing of six dog breeds from continuous altitudes reveals adaption to high-altitude hypoxia. 研究团队通过对不同海拔生存的犬类群体基因组进行系统地比较分析发现了犬类的高原适应机制，研究结果同样揭示了高原犬类（如藏獒） 和高原居住人群在高原适应过程中的趋同进化过程。

   为了揭示犬类适应高海拔低氧环境的遗传机制，中国科学院上海生命科学研究院研究组沿青藏高原的茶马古道采集了六种品系的犬类共计60个样本，采用全基因组深度测序的方法，总数据量达到6.75T，是迄今最大的犬类重测序项目。这也是第一次揭示藏獒这种世界上最古老和最凶猛的犬类的遗传多态性。

   研究组在不同海拔的犬类的基因组中鉴定到了高度分化的区域，其中包含的基因如EPAS1和HBB,在人类或其他动物中都与高原低氧的适应性有关。特别是研究组在高海拔犬类的EPAS1基因中发现了四个全新的氨基酸突变，其中一个发生在PAS结构域的一个高度保守的位点上。研究组在更大的样本上验证了这个突变，并通过与生理指标的关联分析表明它与血流阻力的降低有关。

   有趣的是，EPAS1也与藏族人群的高原适应性有关，但是人类中却没有鉴定到EPAS1的编码区突变。这些结果表明，高原犬类与高原人群在低氧适应方面存在协同进化，同时也为研究EPAS1在这一适应过程中的作用提供了新的启示。

　　该项工作得到了中国科学院、科技部、国家自然科学基金委等项目支持，其中大数据计算部分获得中国科学院“十二五”信息化专项超级计算重点应用示范项目支持。

原文摘要：

Whole genome sequencing of six dog breeds from continuous altitudes reveals adaption to high-altitude hypoxia.

Abstract

The hypoxic environment imposes severe selective pressure on species living at high altitude. To understand the genetic bases of adaption to high altitude in dogs, we performed whole-genome sequencing of 60 dogs including five breeds living at continuous altitudes along the Tibetan plateau from 800 to 5,100 m as well as one European breed. More than 150x sequencing coverage for each breed provides us a comprehensive assessment of the genetic polymorphisms of the dogs including Tibetan Mastiffs. Comparison of the breeds from different altitudes reveals strong signals of population differentiation at the locus of hypoxia-related genes including endothelial Per-Arnt-Sim (PAS) domain protein 1 (EPAS1) and beta hemoglobin cluster. Especially, four novel non-synonymous mutations specific to high-altitude dogs are identified at EPAS1, one of which occurred at a quite conserved site in the PAS domain. The association testing between EPAS1 genotypes and blood-related phenotypes on additional high-altitude dogs reveals that the homozygous mutation is associated with the decreased blood flow resistance, which may help to improve hemorheologic fitness. Interestingly, EPAS1 was also identified as a selective target in Tibetan highlanders, though no amino acid changes were found. Thus, our results not only indicate parallel evolution of humans and dogs in adaption to high-altitude hypoxia, but also provide a new opportunity to study the role of EPAS1 in the adaptive processes.

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