利用基因组学解析金丝猴对秦岭独特生境的适应机制

The golden snub-nosed monkey in Qinling mountains(Rhinopithecus roxellana qinlingensis) is a member of the Asian colobine, an endangered species endemic to China. This species possesses a series of specific traits, including a unique multi-level society system, distinguished characters and specific physiological adaptation, which makes it an excellent model for studying adaptive evolution. Due to the limit of sequencing technology, genomic studies on R. roxellana have lost much information during analysis. In comparison, the third-generation sequencing could solve these problems effectively. Based on the fulfilled high-quality genome of the Qinling golden snub-nosed monkey obtained from the third-generation sequencing (Pacbio SMRT) of whole genome and de novo assembly, and in combination of comparative genomics analysis and bioinformatics methods, our project aims to trace the demography of the R. roxellana qinlingensis, reveal the formation mechanisms of the multi-level society system and to analyze the molecular basis of the specific traits in R. roxellana qinlingensis. This work will deepen our comprehension of the evolution of primates and will also rich the theories of adaptive evolution in primates.

秦岭川金丝猴(Rhinopithecus roxellana qinlingensis)隶属于亚洲叶猴的仰鼻猴属，是我国特有的珍稀濒危动物。针对秦岭这一特殊生境，该物种演化出了一系列特征，包括独特的重层社会系统、区别于其它金丝猴的表观性状，独特的生理适应等等，这使其成为适应性进化研究的良好模型。由于二代基因组测序的技术局限，使得川金丝猴的基因组分析丢失了很多有效信息。随着基因组测序的发展，本项目利用课题组刚刚组装好的，基于三代全基因组测序(Pacbio SMRT)和从头拼接获得的秦岭川金丝猴高质量基因组，结合比较基因组学分析和生物信息学手段，追溯秦岭川金丝猴的种群历史波动；揭示秦岭川金丝猴重层社会系统的形成机制；解析秦岭川金丝猴特异性状产生的分子基础。进一步加深对灵长类进化的了解，丰富灵长类适应性进化的相关理论。

亚洲叶猴中的秦岭川金丝猴(Rhinopithecus roxellana qinlingensis)，是我国特有的珍稀濒危动物。该物种演化出了重层社会系统等一系列特征来适应秦岭这一特殊生境。为了深入探究金丝猴社会行为演化的生物学机制，我们聚焦整个亚洲叶猴类群，整合生态、地质、化石、行为和基因组等数据和手段，开展一系列分析。结果表明，金丝猴的重层社会类型，经历了三步式的聚合过程。是从亚洲叶猴祖先的一雄多雌（Polygynous）制单家庭群，在晚中新世聚合为奇鼻猴祖先的类重层社会，再在更新世聚集为重层社会。进一步分析表明，过去600万年的冰川期促进了与寒冷相关的能量代谢和神经激素调节相关的基因的选择。奇鼻猴体内产生了更有效的多巴胺和催产素通路，这可能有助于延长育幼行为和哺乳期，从而提高婴儿在寒冷环境中的存活率。这些适应性变化似乎加强了个体间的联系，增加了雄性间的容忍度，并促进了从独立的一夫多妻制家庭单元到大型的重层社会的逐步聚合。这一结果还得到了体外细胞实验和行为学实验的验证。本项目完整解析了社会演化的起源、演化和形成机制，为探索灵长类社会行为进化补充了新的前沿理论。