我国北方地区晚更新世马化石古DNA分子的演化研究

This study is mainly concerned with ancient DNA from the late Pleistocene horse fossils excavated from northern China. We'll use the methods and techniques of molecular biology to extract and amplify the complete mitochondrial genome of the late Pleistocene horses collected from northern China. In comparing with mitochondrial genes of ancient horses from different locations and ages, we'll analyze the degree of genetic differentiation and the possible geographic lineages of these samples during the geological history. Combined with the last glacial paleoclimate and paleoenvironmental data of northern China, we try to explore equine evolution of genetic diversity caused by the environment and climate change since the late Pleistocene. To investigate the precise phylogenetic status of late Pleistocene horses collected from northern China, we'll analyze mitochondrial genes obtained in this study together with the ancient and modern horse sequences from GenBank. At the same time, we'll construct the phylogenetic networks to explore the late Pleistocene horses will fall into which haplogroup of all the seven haplogroups observed in modern horses. Based on this research, we try to solve the ancient origin of Chinese domestic horses. We believe that we'll provide some new evidence to reveal the evolution history of the Chinese horses at the molecular level.

本研究的对象是我国北方地区晚更新世马化石材料的DNA分子，采用分子生物学的技术和方法，提取和扩增我国北方地区晚更新世马的完整线粒体基因组古DNA序列。通过对不同地点、不同年代多个样本线粒体基因的比较，分析该地区古马在地质历史时期的基因分异度及可能存在的地理谱系，并结合北方地区以末次冰期为主的古气候、古环境资料，探讨晚更新世以来环境及气候变化引起马类遗传多样性的演变规律；调用GenBank数据库中古代及现代马的同源序列，构建分子系统发育树，揭示我国晚更新世时期古马较为清晰的系统发育地位；进行分子系统发育网络分析，探讨晚更新世古马将出现在现代马七个支系的哪一个支系中，期望解决我国家马演化历程中古老起源问题。通过本研究项目的开展，无疑将从分子水平上为揭示我国马的演化历程提供一些新的证据。

中国是唯一的现生野马（普氏野马）和两种野驴（蒙古野驴、藏野驴）的原产地，我国马属动物在世界马的演化历史上占有重要地位。晚更新世地层中我国马化石材料很丰富，古生物学者也开展了大量的研究工作，到目前为止人们对我国晚更新世时期马演化的一些问题的认识还比较模糊。本课题对晚更新世以来我国古马基因组进行系统研究，从分子水平上揭示我国马的演化历史。.本研究搜集了黑龙江省、辽宁省、甘肃省和陕西省晚更新世以来的真马材料，首先对样本进行古DNA提取、单链分子文库的构建，经预测序数据分析显示很多样品的内源性DNA含量较低，我们又采用杂交捕获技术获取其线粒体基因组序列，并对样本进行AMS-14C测年。对获取的序列进行生物信息学分析，构建系统发育树、利用分子钟估算最近共同祖先、碱基序列分异度分析等。.通过本课题的开展，主要得到以下研究成果：.（1）获取到14个晚更新世、6个全新世真马材料的完整线粒体基因序列，并经AMS-14C测年获取其年代信息。.（2）采自黑龙江省的3个晚更新世马属材料经古基因组识别为Equus ovodovi。这是Equus ovodovi在我国的首次发现，也是该绝灭种在俄罗斯西伯利亚以外地区晚更新世材料的首次报道。构建的系统发育树显示，相对于驴而言Equus ovodovi与斑马的亲缘关系更近。中国Equus ovodovi样本与俄罗斯Equus ovodovi材料的最近共同祖先估算为距今19.9万年。与各种斑马、驴相比较，Equus ovodovi的碱基序列分异度处于中等水平。.（3）基于我国晚更新世大连马和普氏野马线粒体基因构建的系统发育树揭示：大连马与普氏野马亲缘关系较近，无法从线粒体基因把这两个种分开，说明在晚更新世这两个种共存时期可能存在基因流。分子钟分析揭示大连马样本的最近共同祖先距今15.1万年。与其他不同时期、不同种类马属样本相比较，大连马的碱基序列分异度较低，只比现代普氏野马和细纹斑马稍高。.总之，通过本课题的开展，对我国晚更新世马属动物的演化有了更为清晰的认识，并丰富了马属动物的基因库，同时也填补了我国在该研究领域的空白。