臺灣帝雉全基因體解碼 揭開高山適應演化機制

新網記者歸鴻亭台北特稿
2018/6/27 下午 07:17:11 / 生態環保

　臺灣帝雉，又稱帝雉或黑長尾雉，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。

科技部次長蘇芳慶(中立者)說明成功組裝出第一個帝雉的基因體序列圖譜的意義。(歸鴻亭攝影)

　科技部次長蘇芳慶表示，臺大跨領域研究團隊在科技部、臺北市立動物園和臺灣大學共同資助之下，執行「臺灣帝雉全基因體解碼計畫」，成功組裝出第一個帝雉的基因體序列圖譜，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》，此項重要的成果有助於未來帝雉的物種保育和繁殖復育等工作。

國立臺灣大學生醫電子與資訊學研究所教授莊曜宇(左三)解釋，藉由首度完成組裝帝雉的完整粒線體DNA序列，並與其他親緣關係接近之長尾雉進行演化分歧時間分析後，推測帝雉可能出現在距今約347萬年前的臺灣。(歸鴻亭攝影)

　國立臺灣大學生醫電子與資訊學研究所教授莊曜宇指出，帝雉是臺灣特有的長尾雉屬鳥類，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，為千元鈔票背後的主角動物。過去由於狩獵的壓力，帝雉族群逐漸減少而成為瀕危物種。臺大研究團隊由約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。發現帝雉可以生活在嚴峻的高海拔環境，與負責能量代謝、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。

　莊曜宇說，藉由首度完成組裝帝雉的完整粒線體DNA序列，並與其他親緣關係接近之長尾雉進行演化分歧時間分析後，推測帝雉可能出現在距今約347萬年前的臺灣，從古地理學中臺灣島形成的時間亦支持了這個假設。MHC-B基因座是鳥類極為重要的免疫基因群，研究亦發現，帝雉擁有與原雞相類似的基因組成結構，此成果未來將有助於本土鳥類的禽流感預防與治療等研究，提供重要的線索及資源。

基因體圖譜解碼是世界各國對於重要生物資源有效保存及運用的新方法。(歸鴻亭攝影)

　團隊利用「次世代定序技術」獲得帝雉約1,600億個核苷酸，組裝出超過10億個鹼基對的帝雉基因體序列圖譜（人體鹼基對30億個），並完成約16,000個帝雉基因的註解與功能性分析，將帝雉的全基因體序列與原雞各染色體比較後，研究人員發現兩者具有類似的基因組成結構，相似度介於86.24%~89.98%，或許未來有助於為本土禽流感的預防治療研究提供重要線索。

　基因分析也揭開了帝雉生活在高海拔環境的演化機制，由於高海拔環境暴露到的紫外線量較平地多，帝雉在輻射反應、DNA修復、免疫反應、能量代謝、氧氣運輸、血紅蛋白結合等功能，其基因都產生適應性演化。以血紅蛋白的適應性演化為例，帝雉第78個胺基酸由一般的丙胺酸(T)演化成蘇氨酸(A)，和生活在北美安地斯山區的安地斯鵝一樣，可以證明高海拔環境演化機制的存在。

臺灣帝雉，左為雄性，右為雌性。(謝郁震提供)

　基因體圖譜解碼是世界各國對於重要生物資源有效保存及運用的新方法。科技部表示，透過帝雉基因圖譜的解讀，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，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。