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臺灣大學研究團隊破解臺灣帝雉全基因體密碼
   
[2018-06-28 ]

拍攝於大雪山林道上的雄性臺灣帝雉。圖/謝郁震先生提供

 

臺灣帝雉(Syrmaticus mikado),又稱帝雉和黑長尾雉,不僅是被國際自然保護聯盟紅皮書列為近危物種(Near Threatened, NT)之一的鳥類,亦為我國政府的保育類野生動物,因其極具稀有性,長期成為社會各界關注的焦點。

 

帝雉是臺灣特有的長尾雉屬鳥類,棲息在中、高海拔山區,是臺灣的雉科鳥類中棲息於最高海拔、也是臺灣現有特有種鳥類中體型最大者。因羽毛色澤高雅尊貴,早期日本人以其帝王之尊的相貌,將其命名為帝雉(Mikado pheasant),更成為千元鈔票背後的主角動物,顯示對帝雉的重視。過去由於面臨狩獵的壓力,帝雉族群逐漸減少至成為瀕危物種。近年來由於政府立法保護以及民眾保育意識之提升,部分地方的野生帝雉族群數量已有逐漸回升的現象。

 

「臺灣帝雉全基因體解碼計畫」以成功組裝出第一個帝雉的基因體序列圖譜為目標,由國立臺灣大學生醫電子與資訊學研究所莊曜宇所長組成之跨領域研究團隊(臺大生物產業機電工程學系陳倩瑜教授、生物科技所蔡孟勳教授和生物技術研究中心李心予主任),在臺北市立動物園、科技部和臺灣大學共同資助完成。這份研究不僅首次達成國內特有種鳥類的全基因體解碼,更是全球第一種完成全基因體解碼的長尾雉屬鳥類,研究成果已刊登於國際知名期刊《GigaScience》,可望有助於未來帝雉的物種保育和繁殖復育等工作。

 

在此項研究中,臺大研究團隊首要目的在利用次世代定序技術組裝出帝雉的全基因體序列與部分轉錄體訊息。由約 160 倍的基因體片段序列之巨量資料中組裝出超過 10 億個鹼基對的帝雉基因體序列圖譜,再藉由生物資訊的分析方法,對大約 16,000 個基因進行註解及功能性分析。研究發現:有別於其他鳥類,帝雉之所以可以生活在高海拔的嚴峻環境,跟負責能量代謝、氧氣運輸、血紅蛋白結合、輻射反應、免疫反應和DNA修復等功能的基因受到演化適應上的正向選擇和基因數量擴張有關。

 

與其他四種親緣關係最為接近之長尾雉姊妹群進行演化分歧時間分析,推測帝雉約出現在距今約 347 萬年前的臺灣。圖/原研究

 

此外,臺大研究團隊亦首度完成組裝帝雉的完整粒線體DNA序列,並與其他四種親緣關係最為接近之長尾雉姊妹群進行比較和演化分歧時間分析後,發現帝雉大約出現在距今約 347 萬年前的臺灣,研究團隊並利用古地理學中臺灣島形成的時間驗證了這個發現。此研究更進一步將帝雉的主要組織相容性複合基因(MHC)進行註解和分析,並發現具有與原雞相當類似的組成結構,為鳥類免疫學研究提供極為重要的線索及資源。

 

臺大研究團隊認為,基因體圖譜解碼是世界各國對於重要生物資源有效運用的新方法。臺灣帝雉的遺傳資源彌足珍貴,透過基因圖譜的解讀,除了提供鳥類生物資源的永久保存外,更能獲得在保育和復育工作上所需的物種特性資訊,並能解答帝雉在演化上、環境適應力等各種性狀跟基因間關連性的相關問題。隨著本計畫的完成,不但推動臺灣生態保育工作邁向嶄新的里程碑,更可與世界接軌,促進學術合作交流與提高臺灣的國際能見度。

 

※ 本文編輯自研究團隊新聞稿,原文研究請參考下方引用連結:

Lee, C. Y., Hsieh, P. H., Chiang, L. M., Chattopadhyay, A., Li, K. Y., Lee, Y. F., ... & Ding, S. T. (2018). Whole-genome de novo sequencing reveals unique genes that contributed to the adaptive evolution of the Mikado pheasant. GigaScience, 7(5), giy044.






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