【摘要】：藏族群體是高海拔低氧極端環(huán)境成功適應(yīng)和遺傳機制研究的很好的范例。與移居到高海拔低氧環(huán)境條件下的低海拔人群相比較,藏族群體經(jīng)過長期的低氧環(huán)境適應(yīng),進(jìn)化出了許多重要的適應(yīng)性性狀,較高的肺容量和較好的肺功能,較好的肺擴(kuò)散能力和肺通氣,低的血紅蛋白水平,較高的血氧飽和度,低的肺動脈高壓,高的一氧化氮水平和低的嬰兒出生體重減少率。由于藏族人群在高海拔低氧條件下長時間的自然選擇才產(chǎn)生了這些遺傳性狀,導(dǎo)致了他們的基因組發(fā)生了遺傳變化。藏族群體對于高海拔低氧環(huán)境適應(yīng)的復(fù)雜性狀是由許多基因參與的。其中,EPAS1和EGLN1是低氧通路上游的關(guān)鍵調(diào)控基因,它們在藏族低氧適應(yīng)中發(fā)揮重要作用,在藏族群體中,對于血紅蛋白水平產(chǎn)生一個鈍化作用。EGLN1基因負(fù)調(diào)控EPAS1基因表達(dá)來維持正常的血紅蛋白水平。除以上兩個關(guān)鍵基因,在藏族群體中存在另一個候選基因有助于低氧遺傳適應(yīng)。在本研究中,我們報道了一個低氧候選基因GCH1(GTP-環(huán)化水解酶I),參與維持NOS功能和正常的血壓,在藏族群體中存在許多潛在的適應(yīng)性變異。我們完成了GCH1基因整個區(qū)域(60.8kb)和該基因上下游各10kb的重測序。共重測序了50個非近親的藏族個體,并結(jié)合之前發(fā)表的數(shù)據(jù),完成了分子進(jìn)化和多個生理性狀相關(guān)性分析,包括血紅蛋白濃度,血氧飽和度,肺動脈壓和一氧化氮濃度。在測序的藏族群體中,我們在GCH1基因上總共鑒定出384個序列變異,我們發(fā)現(xiàn)49個變異在群體之間(藏族和漢族)存在顯著的遺傳分化(Fst0.2),而且,這些高Fst的變異也表現(xiàn)出了高的iHS和XPEHH。這些結(jié)果表明了在藏族群體的GCH1基因上存在一個明顯的達(dá)爾文自然選擇信號。通過檢驗9個GCH1的tagSNPs(標(biāo)簽單核苷酸變異),我們發(fā)現(xiàn)在藏族群體中,這些變異與多個生理性狀存在相關(guān)性,包括血紅蛋白濃度、血液一氧化氮、肺動脈壓和血氧飽和度�？傊�,我們驗證了GCH1基因在藏族群體中受到了明顯的達(dá)爾文正選擇。我們在高海拔藏族群體和低海拔群體中鑒定了許多存在深度遺傳分化的遺傳變異。GCH1已知功能表明,它潛在的主要參與藏族群體高海拔低氧適應(yīng)肺血管調(diào)控。
[Abstract]:The Tibetan population is a good example of the successful adaptation of the high-altitude and low-altitude environment and the research of the genetic mechanism. Compared with the low-altitude population moving to the high altitude and low-altitude environment, the Tibetan population has developed many important adaptive characters, higher lung capacity and better lung function, better lung diffusion capacity and lung ventilation after long-term low-oxygen environmental adaptation. Low hemoglobin levels, higher blood oxygen saturation, low pulmonary hypertension, high nitric oxide levels, and low birth weight reduction rates for infants. Due to the long-term natural selection of the Tibetan population under high altitude and low-oxygen conditions, these genetic traits have been produced, leading to a genetic change in their genome. The complex characters of the Tibetan population for high altitude and low-oxygen environment adaptation are involved in many genes. EAS1 and EGLN1 are the key regulatory genes upstream of the hypoxia pathway, which play an important role in the Tibetan hypoxia adaptation. The EGLN1 gene negatively regulates the expression of the EPAS1 gene to maintain a normal hemoglobin level. In addition to the above two key genes, there is another candidate gene in the Tibetan population to help the low-oxygen genetic adaptation. In this study, we reported a low-oxygen candidate GCH1 (GTP-cyclohydrolase I), which was involved in the maintenance of NOS function and normal blood pressure, and there were many potential adaptive variations in the Tibetan population. We completed the entire region of the GCH1 gene (60.8 kb) and the 10 kb resequencing at the upstream and downstream of the gene. A total of 50 non-close-related Tibetan individuals were sequenced and combined with previously published data to complete molecular evolution and a number of physiological traits-related analyses, including hemoglobin concentration, blood oxygen saturation, pulmonary arterial pressure, and nitric oxide concentration. In the Tibetan population of the sequencing, we identified a total of 384 sequence variations on the GCH1 gene, and we found that 49 variation had significant genetic differentiation among the population (Tibetan and Han) (Fst0.2), and the variation of these high Fst also showed high iHS and XPEHH. These results show that there is a clear Darwinian natural selection signal on the GCH1 gene of the Tibetan population. By examining the tagSNPs of 9 GCH1 (label monucleotide variations), we found that in the Tibetan population, these variations are associated with multiple physiological traits, including hemoglobin concentration, blood nitric oxide, pulmonary arterial pressure, and blood oxygen saturation. In conclusion, we have verified that the GCH1 gene has been selected by Darwinian in the Tibetan population. In that high-altitude Tibetan and low-altitude group, we identified many genetic variation with deep genetic differentiation. The known function of GCH1 indicates that it is mainly involved in the high-altitude hypoxia-adapted pulmonary vascular regulation in the Tibetan population.
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R339.5

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8 郭鄭e，

本文編號：2438680