果蝇的适应性进化及检测正选择的新方法

正选择是造成生物多样性的重要进化机制之一。然而，新近发生的正选择和群体数量变化都可以使观察到的遗传多态数据偏离中性进化模型的预期，从而造成正选择检测结果的假阳性。这也是"在野生黑腹果蝇群体中是否存在正选择"学术争论的主要原因。为解决这一理论问题，我们新近发表了一个新的分析策略用以在单个遗传座位上检测正选择，并从数学和计算机模拟分析两方面证明了新的统计学分析方法不受种群历史等因素的干扰。即在任意的种群历史下，该方法的假阳性率都低于研究者所设定的显著性水平，并且有效性高达90%以上。在此次研究中，我们将把这一分析策略加以扩展，用来分析192个北美黑腹果蝇公开的全基因组序列，并对候选区间加以实验验证。此次研究不但将进一步解决分析方法的高假阳性这一世界性难题，而且将回答在野生黑腹果蝇群体中是否存在正选择这一问题。另外这也将为我们今后研究黑腹果蝇适应性进化的分子生物学机制打下一个扎实的基础。

我们在”果蝇的适应性进化及检测正选择的新方法”项目中，围绕着如何可靠检测正选择和果蝇的适应性进化两方面开展了详尽的研究。1) 果蝇比较基因组学的研究发现，许多正选择事件发生在睾丸特异性表达的基因中，因此我们对基于配子竞争的选择模型进行了数学分析，并得到了相应的解析解。这对于我们后续分析黑腹果蝇中与配子竞争相关的正选择事件是极为重要的。2) 其次，我们大量的计算机模拟表明，正选择事件会极大地影响到全基因组水平的遗传多态性，这与以前学术界普遍采用的假设相反，因此提示我们在检测正选择时候，应当对群体的历史和正选择事件进行联合分析。3) 为此我们围绕着如何利用黑腹果蝇群体的微卫星DNA的多态数据和SNPs来检测正选择，发展了两个可靠的检测方法，并用来研究黑腹果蝇的适应性进化。4) 在检测正选择的过程中，准确、快速地估计群体的遗传重组率(4Nr)是极为关键的，而已有的方法极为耗时。为此我们发展出了一个新的方法，可以相当快速地估计群体的遗传重组率，并且准确度和其他方法相比是同样准确的。我们的新方法比牛津大学开发的、目前最常用的软件(LDhat)足足快了10万倍，并且精确度是一样的。目前我们已经开发出了针对普通用户的软件。因此我们这些研究结果，将极大地促进相关领域的研究。