基于系统发育基因组学探究瓶鼻海豚属和原海豚属的非单系性

The family Delphinidae (oceanic dolphins) is the most speciose group of a cetacean lineage that has experienced rapid adaptative radiation. Although their evolutionary history has been examined in detail, but some relationships still remain controversial. The monophyly of the genera Tursiops and Stenella has been challenged for more than a century. In particular, phylogenetic relationship between them are complicated and difficult due to defects of markers and methods, possible gene flow and incomplete lineage sorting. Therefore, our project is based on genome-wide sequencing data, using phylogenetic genomics and bioinformatics methods to reconstruct the phylogenetic relationships of the dolphins based on the multispecies coalescent model; We further calculated gene flow between dolphins, reconstructing the population history and detecting the selection pressure, which aiming to solve the non-monophyly of the genera Tursiops and Stenella. This result will have important implications for adaptive radiation and diversity of speciation in Delphinidae.

海豚科是鲸类中一个经历了适应性辐射且物种丰富程度最高的类群，尽管关于其进化历史已有不少详细的研究，但系统发育关系仍然存在争议。其中瓶鼻海豚属和原海豚属的单系性已被质疑超过一个世纪。特别的，由于分子标记的缺陷和分析方法的不足，以及可能的基因流和不完全谱系分选，使得重建瓶鼻海豚属和原海豚属的系统发育关系变得复杂和困难。因此，本项目拟基于全基因组测序数据，运用系统发育基因组学和生物信息学研究方法，基于多物种溯组模型重建海豚科内部系统发育关系；进一步计算海豚物种间的基因流、重建种群历史以及检测选择压力，拟解决瓶鼻海豚属和原海豚属非单系性问题，相关研究结果将对海豚科的适应性辐射与物种形成多样性机制具有重要启示。

近期分化的类群往往具有高杂交率的特点，这会令重建系统发育更加复杂化。因此，海豚的系统发育关系和进化历史仍然没有得到很好的解决，其中海豚亚科中瓶鼻海豚属（Tursiops）和原海豚属（Stenella）的单系性问题尤其存在争议。在此，我们对6种海豚基因组进行了重测序，并将其与之前公布14个海豚基因组数据集相结合，研究海豚的系统发育关系，检验瓶鼻海豚属和原海豚属的单系性假说。我们利用最大似然法和贝叶斯法对串联位点进行系统发育重建，并结合滑动窗口树进行溯祖分析（coalescence analyses），得到了一致且支持率良好的系统发育树。我们的研究支持宽吻海豚属和原海豚属的非单系性，因为这些属所包含的物种并不形成的单系分支。这表明目前的分类可能不能反映它们的进化历史并低估了它们的多样性。不仅如此，进一步的D统计量（ABBA-BABA）检验、DFOIL检验和PhyloNet分析均显示海豚物种间存在广泛的基因流，这可以解释不同标记和有限标记在解决海洋海豚系统发育关系时的不稳定性。这项研究很好地展示了基因组数据如何揭示快速辐射动物群体中复杂的物种形成和系统发育。