不同食物下麋鹿及其肠道微生物的适应进化研究

The Père David's deer (Milu), Elaphurus davidianus,the unique specie to China, have become extinct in the wild during past. In 1985,they were reintroduced into China. Now the population size in the worldwide has exceeded 4000, including Jiangsu Dafeng Milu Natural reserve has grown to about 2300. So how resilience mechanism of Milu populations? We had completed the world's first Milu genome sequencing, and found the high genome heterozygosity, which maybe important to ensure their resilience; but we found Milu live in three core area of Jiangsu Dafeng Milu reserve and their food are different(the first area: Pennisetum alopecuroides (L.) Spreng, Imperata cylindrica var. major etc; the second area: Imperata cylindrica var. major etc; the third: Spartina alterniflora , Phragmites australis etc.). Are their gut microbes also an important keystone for their resilience? The symbiotic gut microbes plays an important role in host's nutrient absorption, development and health. Therefore, our project intends to reveal the adaptive evolution of Milu and their gut microbes under the different diet, and the role of their intestinal microbial symbiosis on Milu population resilience.

麋鹿（Elaphurus davidianus）是我国特有的国家一级保护动物，在野外曾灭绝，1985年被重引入中国，目前全世界种群数量已突破4000头，其中江苏大丰麋鹿保护区已发展到2300头左右；而其建群群体是1986年从英国引回的39头麋鹿。那么麋鹿群体的复壮机制如何？这在保护生物学研究上，一直困扰着大家。我们课题组已经完成了世界上首个麋鹿基因组测序，发现麋鹿基因组杂合度高等特点，可能是麋鹿能复壮的重要保证；但是我们发现江苏大丰地区麋鹿生活在3个核心区内（第一区，主食食物狼尾草、白茅等；第二区为白茅；第三区为互花米草、芦苇等）的食物组成是不一样的，其肠道微生物是不是也是其复壮的重要保障呢？动物共生的肠道微生物对宿主营养吸收、发育、健康发挥着极其重要作用。因此，本项目拟通过对不同食物下江苏大丰麋鹿肠道微生物组成与功能的适应进化研究，拟揭示麋鹿共生的肠道微生物在其种群复壮中发挥的作用。

麋鹿种群（Milu, Elaphurus davidian）的复壮是保护生物学上重要成功案例，麋鹿如何在短期内快速复壮一直是国际上比较关注的科学问题。该项目我们对我国不同地区的麋鹿群体进行了宏基因组与基因组学联合分析，发现了潜在的麋鹿种群复壮机制。首先我们通过对江苏大丰麋鹿群体的三个生境下（圈养、半圈养、野化）采集新鲜粪便，连续采集三年，并进行宏基因组分析，我们发现不同生境下麋鹿群体的肠道微生物发生了显著分化。譬如，与食物稳定同位素分析、营养学分析结合，发现圈养和半圈养群体肠道微生物在纤维素降解通路上相关的基因显著富集；然后野化区域，由于其食物盐分含量很高，其肠道微生物在一些钠离子转运通路上的相关基因显著富集。所以，我们发现了麋鹿肠道微生物在帮助麋鹿的环境适应方面可能发挥重要的作用。其次，我们通过对麋鹿基因组的从头测序发现，与肠道微生物相似，麋鹿自身在钠离子转运相关的基因受到强烈的正选择，这可能与其历史上沿海分布有关，从而结合肠道微生物，麋鹿自身及其共生微生物可能对其快速的环境适应发挥重要作用，揭示了其可能存在的进化机制。通过该课题的研究，我们发现了麋鹿种群的复壮的遗传机制，同时，我们也指出，沿海滩涂地区，是未来麋鹿群体的主要放归地，从而应对麋鹿圈养群体接近饱和的问题。