- Субекти
- Обобщение
- Въведение
- материали и методи
- Проби
- Извличане на ДНК
- Номер на копие на есе
- Географски произход на кучетата.
- Регионален анализ на CNV
- Резултати
- Вариация общ AMY2B във вълк, златен чакал, койот и куче
- Разпределението на броя копия при кучетата е свързано с разпространението на праисторическото земеделие
- Местни кучета
- Европейски кучета
- Дискусия
- The копие на номера на AMY2B умножено по пет по време на опитомяването на кучета
- The разширяване на броя на копията AMY2B е корелира с разпространението на праисторическото земеделие
- Файл с данни
- Допълнителна информация
- Файлове с изображения
- Допълнителна фигура 1
- Допълнителна фигура 2
- Excel файлове
- Допълнителна таблица 1
- Допълнителна таблица 2
- Допълнителна таблица 3
- Word документи
- Допълнителни легенди
Субекти
- Животновъдство
- Еволюционна генетика
Обобщение
Въведение
Ако диетата на кучетата се промени по време на неолитната революция, е малко вероятно тя да е свързана с първоначалното опитомяване, тъй като този процес вероятно е започнал (11 000–40 000 YBP) преди развитието на земеделието (10 000–12 000 YBP) (Freedman et al., 2014). По същия начин, въпреки че по-ранна промяна в диетата би била в съответствие с времето преди опитомяването на кучетата преди земеделието, липсата на разширяване на броя копия на AMY2B в австралийските динго и някои арктически кучета също предполага, че промяната в диетата може да не е била свързана с първоначално опитомяване, но по-скоро свързана с по-късна промяна в човешкото съществуване (Arendt et al., 2014; Freedman et al., 2014).
За да увеличим нашето разбиране за това как промяната в диетата на кучето е свързана с процеса на опитомяване и промените в човешкия живот, проведохме първото глобално проучване на AMY2B CNV, използвайки точни и надеждни методи за количествено определяне на ДНК. По този начин получаваме първото подробно изображение на разширяването на номера на копие на AMY2B, което ни позволява да проучим адаптацията на кучешкото нишесте в регионален мащаб и в светлината на алтернативни човешки стратегии за съществуване.
материали и методи
Проби
За да се даде възможност за подробен анализ на разпространението на броя на копията на AMY2B в цялата популация кучета, ние събрахме проби от устни или кръвни тампони от 221 кучета, 95 от които представляват местни кучета от цял свят, включително 25 австралийски динго., И 126 от които представляват порода кучета. Включихме също 171 кучета (включително 19 местни кучета от Гренландия), които преди това бяха генотипирани за номера на копия на AMY2B (Arendt et al., 2014), използвайки същия метод, използван в това проучване. В това проучване са анализирани общо 392 кучета, представляващи 96 различни породи и местни кучета (допълнителна таблица 1). За да анализираме произхода на разширяването на броя копия на AMY2B, анализирахме и проби от тъкан или кръв от 5 български златни чакала, 1 койот (от Минесота) и общо 51 вълка от Африка (n = 1), Хърватия (9), Естония (8), Израел (4), Швеция (1), Дания (1) и Съединените щати (12) и 15 вълка от популацията на шведските зоопаркове, произхождащи от естествени популации на вълци в Балтийския регион (Швеция, Финландия, Естония, Латвия и Русия) (допълнителна таблица 2).
Извличане на ДНК
ДНК беше извлечена от EDTA кръв с помощта на ръчно извличане на сол или QIASymphony DNA Midi комплект (Qiagen, Venlo, Холандия) на робота QIASymphony (Qiagen). ДНК беше извлечена от мускулната тъкан с помощта на DNeasy Blood and Tissue Kit (Qiagen). Букални проби от цитонамазка се съхраняват върху FTA карти, от които впоследствие се елуира ДНК, като се използва метод на кипене, както следва: първо, 2-3 пробиви от всяка FTA карта се поставят в епруветка и се измиват три пъти в 180 µl ddH20; второ, елуирането се извършва чрез добавяне на 25 μl ddH20 към всяка проба и кипене в продължение на 30 минути при 95 ° C.
Номер на копие на есе
Географски произход на кучетата.
Произходът на 114 индивида, представляващи местни кучета (посочени като „местни жители“ в допълнителна таблица 1) е установен на мястото за вземане на проби. Тези кучета са събрани от селските райони с малък приток на чуждестранни кучета с мотива, че съществуващите кучета вероятно представляват първоначалната популация. Чистопородните кучета са получили географски произход според Federation Cynologique International (//www.fci.be) (Допълнителна таблица 1) със следните изключения: първо, три чистокръвни кучета, взети проби в Япония (Kawakami-Dog, Ryukyu и Satsuma-Dog), един в Киргизстан (афганистанска хрътка) и един в Русия (Stepnaya) не бяха признати от Международната кинологична федерация, но въпреки това им бе определена държавата на произход въз основа на техния добре установен местен статус; Второ, американските стафордширски териери, ретривърите за патица от Нова Скотия и австралийските териери бяха класифицирани като европейски, предвид скорошния им произход в общества, основани съответно от европейски заселници в Северна Америка и Австралия.
Регионален анализ на CNV
Резултати
AMY2B обща вариация при вълк, златен чакал, койот и куче
Диплоидните номера на копията AMY2B в 5 златни чакала и 1 койот бяха определени на две. По същия начин 49 от 51 вълка носят две копия на AMY2B, докато датски вълк носи едно копие, а израелски вълк три копия (допълнителна таблица 2). Това е за разлика от предишно проучване, което откри> 2 копия на AMY2B при 16 от 40 вълка и твърди, че дублирането на AMY2B е рядкост при вълците. Като цяло, тези резултати сочат към число на копие на предците 2 n AMY2B = 2 в канидите.
Сред 392 генотипизирани кучета номерата на диплоидните копия на AMY2B варират от 1 до 22 със средна стойност 2 n AMY2B = 10 (sd = 4.3). По-голямата част от кучетата (n = 354) носят повече от 2 копия на AMY2B с общо петкратно увеличение на броя копия при кучета спрямо вълци. Въпреки това, вместо да следват нормално разпределение, както би се очаквало, ако кучетата представляват хомогенна популация, номерата на копията при кучета бяха разпределени бимодално с режим по-голям от 9 и режим по-малък от 2 (Фигура 1а), което показва, че процесът, който е в основата разширяването на номера на копие на AMY2B може да е повлияло по различен начин на отделни популации кучета.
Изображение в пълен размер
Разпределението на броя копия при кучетата е свързано с разпространението на праисторическото земеделие
Отбелязваме, че това разпределение на броя на копията обикновено следва модел, който съвпада с приблизителния обхват на праисторическото земеделие (Фигура 1в). Американската Арктика, Азиатската Арктика и Австралия представляват региони без никаква или само скорошна селскостопанска практика, докато праисторическото земеделие е широко разпространено в повечето от другите области, изучавани тук. За да сравним официално броя на копията при кучета от селскостопански и неземеделски региони, ние групирахме кучета от Арктика Америка, Арктика Азия и Австралия като неземеделски региони, а останалите седем региона като земеделски региони. Броят на копията при 311 аграрни кучета обикновено се разпределя с медиана 2 n AMY2B = 11 (диапазон: 2–22, sd = 3,5), което значително се отклонява от пресеченото нормално разпределение при 81 неаграрни кучета със медиана 2 n AMY2B = 3 (диапазон: 1-16, sd = 3.5, P Wilcoxon -16; Фигура 1а). Следователно, чрез разделяне на данните на аграрни и неаграрни кучета, бимодалното разпределение, първоначално наблюдавано при всички кучета, е разрешено, което показва, че историческото присъствие и липсата на земеделски практики разделят кучетата на две отделни популации по отношение на копирането на номера AMY2B .
Местни кучета
Европейски кучета
Твърди се, че някои скандинавски лов и скандинавски овчари и пазачи представляват древни породи от арктически европейски произход, които следователно може да са се развили под ограниченото влияние на земеделието. Генетичните данни обаче показват по-скорошен споделен произход с други европейски кучета за поне някои от тези породи (Parker et al., 2004; vonHoldt et al., 2010). Ние генотипирахме 27 скандинавски кучета, включително шведския и норвежкия Elkhound, норвежкия бухунд, норвежкия Lundehund, шведските лапи и лапонските овчари и открихме номера на копия на AMY2B с неразличимо разпределение (медиана 2 n AMY2B = 11, диапазон: 5–18, sd = 2,9) от това при други европейски кучета (медиана 2 n AMY2B = 12, n = 174, диапазон: 4–21, sd = 3,1, P Wilcoxon = 0,75).
Дискусия
В това проучване ние идентифицираме ясен географски модел, тъй като номерата на копията на AMY2B се разпространяват в световната популация кучета. Ние показваме, че номерата на копията на AMY2B се разпределят бимодално и че кучетата, произхождащи от региони, където земеделието се е практикувало в праисторически времена, носят значително повече копия от кучета с произход другаде. Нашите открития твърдят, че процесът, свързан с адаптацията към нишестените храни, е повлиял различно популациите на кучета по различен начин и че тази разлика може да се дължи на развитието и разпространението на селското стопанство или последващия агротехнологичен напредък в повечето, но не във всички региони на страната . балон.
Броят на копията на AMY2B се увеличи пет пъти по време на опитомяване на кучета
Разширяването на броя копия на AMY2B е свързано с разпространението на праисторическото земеделие
За разлика от породата кучета, високоефективните популации на местните кучета твърдят, че те са по-малко засегнати от тесни места и изкуствен подбор и следователно трябва да отразяват по-точно древната генетична структура на кучетата, ако неотдавнашните примеси са били ограничени (Shannon et al., 2015 ). Местните кучета, анализирани тук, са взети проби в селски райони на географски региони, в които регионалните компоненти на предците обикновено преобладават (Shannon et al., 2015) с аргумента, че примесът има ограничен ефект върху AMY2B CNV при тези кучета. Отбелязваме, че нашите отделни анализи на местни кучета рекапитулират географския модел на броя на копията, наблюдаван сред всички кучета; това е (i) местни кучета, на които липсва разширението AMY2B (2 n AMY2B = 2) обикновено произхождат от арктически региони или Австралия и (ii) местни кучета от региони с праисторическо земеделие носят значително повече копия от тези, произхождащи другаде (допълнителна фигура 1) . Следователно общите модели, наблюдавани в това проучване, вероятно ще бъдат относително стабилни спрямо последните примеси.
Ние заключаваме, че значително повишен брой копия на AMY2B при кучета от региони с праисторическо земеделие показва, че промяната на кучешката диета вероятно е свързана с неолита, но имайте предвид, че е преждевременно да се изключи изцяло и двете по-ранни настъпвания на тази промяна, като се имат предвид доказателства за увеличаване консумация на човешко нишесте преди този епизод, както и по-късно начало, основано на липсата на дублиране на AMY2B в Dingo. Като се има предвид неолитна връзка на промяната в диетата и факта, че настоящите оценки за времето на опитомяване на кучета предхождат развитието на селското стопанство, широко разпространената липса на разширяване на броя на копията в арктическите и австралийските кучета е в съответствие с началото на селекцията за ефективно усвояване на нишесте след първоначалното опитомяване, въпреки че признаваме, че основополагащите ефекти, спокоен подбор, интрогресия от вълци и ролята на Dingoes по време на процеса на опитомяване биха могли да объркат тези интерпретации. Бъдещите анализи на модели на брой копия на AMY2B в останки от изкопаеми кучета вероятно ще дадат допълнителни подробности по отношение на точния момент на това събитие за подбор.