浙大等团队揭示大熊猫六大山系遗传分化，为保护提供新策略
浙大等团队揭示大熊猫六大山系遗传分化，为保护提供新策略
近日，浙江大学方盛国教授团队联合东北林业大学兰天明教授团队、深圳华大生命科学研究院刘欢研究员团队等，在《美国科学院院刊（PNAS）》上发表了一项重要研究，通过大规模基因组测序揭示了大熊猫种群的演化历史及其遗传结构。这项研究不仅发现了大熊猫六大山系野生种群的显著遗传分化，还提出了针对大熊猫保护的新见解，为未来的保护策略提供了宝贵的科学依据。
大熊猫作为中国的国宝，其生存状况一直备受关注。尽管经过多年的保护努力，大熊猫的数量有所回升，但它们的生存危机仍未解除。目前，大熊猫野外种群数量已增长到约1900只，但仍面临栖息地破碎化、遗传多样性丧失等威胁。因此，深入了解大熊猫的遗传特征和演化历史，对于制定科学的保护策略至关重要。
研究团队通过对覆盖现存野生大熊猫种群规模近30%的个体进行高质量全基因组重测序和群体基因组学研究，构建了迄今为止最精细的大熊猫遗传变异图谱。研究揭示了大熊猫六大山系野生种群的遗传结构，发现了显著遗传分化的新亚群结构，模拟了人工圈养繁育子代放归野外的遗传风险，为主管部门制定野生大熊猫的保护策略与计划，提供了极具参考价值的科学依据。
研究发现，大熊猫具有2个亚种（秦岭亚种和四川亚种），4个独立的遗传分支（秦岭种群-QLI、岷山种群-MSH、凉山种群-LSH、邛崃-大相岭-小相岭种群-QX）。其中，亚种之间的分化发生在距今1.20-0.70万年前。而在四川亚种内部，LSH与其它种群之间的隔离分化时间最早，发生在距今1.10-0.62万年前；MSH与QX之间的隔离分化时间，发生在距今0.60-0.35万年前，且在整个隔离分化过程中，伴随着多次基因交流事件，特别是秦岭个体迁入岷山种群，凉山个体迁入邛崃-大相岭-小相岭种群，从而使遗传分支种群之间在不完全中断基因交流的同时，又能在独立的地理单元进行独自的隔离进化，丰富物种的基因多样性。
特别值得一提的是，研究首次在岷山种群内部发现了显著的遗传分化。在距今0.30-0.20万年前，岷山种群内部出现了显著的隔离分化，并形成了3个亚群（MSH1、MSH2和MSH3）。这种分化可能源于地理屏障和人为干扰，如江河两岸陡峭的山壁和人类聚居地的分隔。岷山独立亚群的发现，为大熊猫未来保护单元的重新划分，以及保护策略与计划的制定，提供了科学依据。
研究还评估了大熊猫的遗传多样性、近交和遗传负荷。通过对全基因组长纯合片段、核苷酸多样性的计算研究，发现大熊猫整体的近交和遗传多样性丧失问题并不严重，在野生动物领域处于中等水平，远远低于东北虎、华南虎等物种。但是，不同种群的近交程度却存在差异，其中秦岭种群的近交和有害遗传突变的积累最为严重，凉山种群次之。同时，经对中国大熊猫保护研究中心和秦岭大熊猫研究中心的7个主要繁育谱系的圈养大熊猫样本进行分析研究后，发现圈养大熊猫的近交水平和遗传负荷均低于野生大熊猫，表明科学的圈养谱系管理措施，可以有效地降低近交，保护圈养个体良好的遗传进化潜力。
基于这些发现，研究团队提出了针对大熊猫保护的新策略。对于野外大熊猫的保护，应充分认识到秦岭大熊猫种群和凉山大熊猫种群受到生存威胁的程度，仍然是“濒危级”，亟需学者、管理者、政府和国际组织的特别关注，万万不可将所有的大熊猫野生种群视为一个整体进行降级对待。
圈养大熊猫繁育后代的野化放归，是大熊猫保护工程的遗传拯救策略之一。然而，关于遗传拯救工程中一个令人担忧的问题，是放归个体很可能会携带新的有害突变基因而加剧小种群繁育后代的遗传负荷，尤其是长期分化的种群之间再次恢复基因流，很可能会因为远交衰退而加速小种群的灭绝。
本研究经过模拟评估后认为，放归本山系圈养繁育的后代个体，是小种群遗传拯救的最优先策略，因为它可以避免不同山系种群环境适应性带来的风险，也能最大限度地降低后代个体的遗传负荷。因此，对于秦岭、凉山和岷山山系北部的小种群，野化放归的个体，应该选择各自山系的圈养繁育后代，或野外救助的大熊猫；对于大相岭和小相岭这2个山系，由于其与邛崃山系是同为一个遗传大分支，所以可以从邛崃山系圈养大熊猫的繁育个体中，挑选遗传背景相似的个体进行放归。同时，在野化培训之前，对放归个体未来繁育后代的遗传模拟预测，也将是放归工程的部分工作要求。再则，放归后对后代进行基因组和表型各项指标的监测，可以为野化放归提供最具价值的科学数据，并通过不断修正和完善放归计划，构建大熊猫野化放归的完整体系。
这项突破性研究不仅揭示了大熊猫的演化历史和遗传特征，还为未来的保护工作提供了科学依据。通过深入了解大熊猫的遗传结构和演化历史，我们可以更有效地制定保护策略，为这一珍稀物种的生存和繁衍创造更有利的条件。大熊猫的保护需要全球共同努力，让我们携手行动起来，为大熊猫创造一个更加安全、健康的生存环境，让这些可爱的生物能够在自然中自由地生活和繁衍。