以全基因组探讨绿孔雀的遗传多样性水平及濒危机制

The loss of biodiversity is one of the most critical current environmental problems, threatening valuable ecosystem services and human wellbeing. Understanding the cause of endangerment could help to improve biodiversity efficiency. Recent studies have suggested relative low levels of genetic diversity for threatened species, which possibly limit their evolutionary potential to the current human-caused environmental pressure. Such reduced genetic diversity went beyond the range of human influence and evolutionary forces must have been involved. However, it is still on hot debate that whether historical demography or selective sweep in nature selection have caused such low-level genetic diversity. The Green Peafowl (Pavo muticus) is among the first-class state-protected animal in China and listed as “Endangered” category by IUCN red species list. Last field survey in 1990s suggested a population size of Green Peafowl in China as 800-1000, while its current size seems less than half of that number according to the most recent survey, highlighting high risk of this species in China. This project aims to examine the genomic diversity of the Green Peafowl and to test two hypotheses related to it, namely the historical demography and the selective sweep hypotheses. Based on this project, we hope to investigate species’ endangered mechanism and to provide scientific evidence for the conservation of biology.

生物多样性的丧失是目前最为严峻的环境问题之一，威胁着生态系统服务功能和人类福祉。了解物种的濒危机制可为生物多样性保护提供新的思路。近期研究发现濒危物种普遍存在较低的遗传多样性水平，从而限制了其适应当前人为环境压力的潜力。而且这种遗传多样性水平的下降超出了人类所能影响的范围，背后有进化因素的驱动，但目前对于具体的进化因素（即是历史种群动态还是选择性清除作用）存在激烈的争论。绿孔雀（Pavo muticus）是国家I级重点保护动物，被IUCN红色物种名录列入濒危级别。上世纪90年代的调查显示中国野外种群数量为800-1000只，据最新调查目前数量已不足该数字的一半，已处于非常濒危的境地。本研究旨在通过全基因组分析，检测绿孔雀的遗传多样性水平，检验影响基因组多样性的两个重要假说-历史种群动态假说和选择性清除作用假说，并以该物种为窗口探讨物种濒危机制，以期为保护生物学提供科学依据。

当前生物多样性正面临前所未有的危机，了解物种的濒危机制可为生物多样性保护提供新的思路。历史上，绿孔雀曾广泛分布于中国及东南亚的广大区域，然而目前在中国仅片段化分布于云南省中部和南部区域，种群持续下降，生存状况堪忧。本项目致力于结合高通量测序、历史人类活动、历史气候等数据，解析绿孔雀的濒危机制和建立纯种个体鉴定技术，重要研究结果概述如下：（1）组装了首个纯种绿孔雀参考基因组，并基于种群基因学解析了绿孔雀的历史种群动态，结果揭示了自中全新世以来的剧烈种群下降过程。进一步的统计分析发现，历史气候变化在其中的作用不显著，史前以来的人为干扰可能是绿孔雀走上濒危的主要驱动因素，这些发现促进了对于绿孔雀濒危过程的认识。（2）针对绿孔雀历史绝迹区域（中国南方）的6种常见鸟类的比较种群基因组学研究揭示，大部分鸟类经历了中全新世以来的剧烈种群衰退，农业发展等人为干扰同样是背后主因，这些结果为理解当前的生物多样性危机提供了一个历史视角。（3）为促进绿孔雀的保育工作，基于形态和基因组特征，制定了纯种绿孔雀鉴定技术规程，填补了绿孔雀种质资源鉴定标准的空白，并可为其它保护动物纯种个体的鉴定提供示范意义。（4）聚焦于绿孔雀主要分布区-元江中上游的调查分析揭示，区域内绿孔雀的种群数量约359~406只，目前的保护区设置仅涵盖了7.03%的适宜栖息地，暗示迫切需要扩大保护区面积。这些研究结果对于理解绿孔雀的濒危机制和保护生物学具有重要意义。基于上述研究内容，已公开发表3篇学术论文，其中SCI论文2篇，发布1项地方标准，培养1名博士研究生。