A supergene underlies linked variation in color and morphology in a Holarctic songbird

2021 年 11 月 25 日發(fā)表在 Nature Communications 上。通訊作者與第一作者為科羅拉多大學(xué)?Department of Ecology and Evolutionary Biology 的 Erik R. Funk。

三種朱頂雀，白腰朱頂雀（Acanthis flammea）、小朱頂雀（Acanthis cabaret）和極北朱頂雀（Acanthis hornemanni）雖然在形態(tài)特征上有區(qū)別，但是遺傳分化程度低，并且地理分布區(qū)域有重合，所以分類學(xué)地位一直有爭議。值得注意的是，羽色淺的個體喙往往也更短更窄，并且更多地出現(xiàn)在高緯度地區(qū)。這可能是一種 local adaptation，但是這種適應(yīng)對生殖隔離和分化的作用，尚不明了。

(a) Seasonal distribution of redpolls shown in purple, with lightest indicating breeding range, and darkest indicating wintering range. Colored dots indicate sample number and locations with blue corresponding to hoary redpoll, gold corresponding to common redpoll, and green corresponding to lesser redpoll. (b) conStruct plots for a?K?of 2 and 3 showing that genetic clustering poorly aligns with taxonomy. (c) Illustrations of the three redpoll ecotypes demonstrating differences in size, bill, and plumage coloration (Illustrations by Liz Clayton Fuller). Distribution was generated using shape files provided by BirdLife International.

可以看到 ADMIXTURE 幾乎完全不能解釋現(xiàn)有的類群劃分。

將測序數(shù)據(jù)比對到了褐頂嶺雀的參考基因組，按 25 kb 窗口，以 Fst?和 dXY 在各生態(tài)型之間尋找分化區(qū)域，發(fā)現(xiàn) 1 號染色體上有一段 55 Mb 區(qū)域分化程度很高，并且比較移去這一區(qū)域和保留這一區(qū)域的結(jié)果，證明這個區(qū)域的確對朱頂雀的遺傳分化有很大貢獻(xiàn)。

然后發(fā)現(xiàn)這上面還有很多基因。是羽色和喙型的 candidate gene。

然后還用 SLiM 進(jìn)行了模擬，分析這個超級基因的影響、維持這一超級基因存在的因素。很可能是環(huán)境介導(dǎo)的選擇維持了它的存在（而不是淹沒在基因交流或者遺傳漂變中）。