金丝猴属(Rhinopithecus)隶属于灵长目,猴科,疣猴亚科。该属在系统发育上处于其他旧大陆猴与猿之间的特殊分类地位,同时也是亚洲疣猴亚科中特化程度最高的一个类群。金丝猴属物种的研究对于了解人类自身以及亚洲灵长类的分化和进化有着重要意义。金丝猴属包括5个新近形成(1.69个百万年)的近缘物种：川金丝猴、黔金丝猴、滇金丝猴、怒江金丝猴和越南金丝猴。由于环境的变化和人类活动的影响,金丝猴物种只分布于中国南部(滇金丝猴、川金丝猴、黔金丝猴和怒江金丝猴)和越南北部(越南金丝猴)极有限的区域且数量极少,目前都已被世界自然保护联盟濒危物种红色名录列为濒危物种,是与大熊猫齐名的世界珍稀濒危物种。除了重要的保护生物学意义,金丝猴属物种还是研究动物对极端环境适应性进化遗传机制很好的模型系统。金丝猴属物种在很短的物种分化时间内,就占据了不同海拔高度的生境环境。与分布于越南北部低海拔(200-1200米)亚热带雨林中的越南金丝猴和分布于中国贵州梵净山(1500-2200米)的黔金丝猴相比,其它3种金丝猴,即滇金丝猴、怒江金丝猴和川金丝猴,均分布在中国六大山脉的高海拔地区(>2000米)。尤其是滇金丝猴,目前仅存于我国滇藏交界的高寒森林中,生活的海拔高度都在4000米左右(3400-4600米),是除人类外世界海拔分布最高的灵长类动物。有意思的是,以前基于多个核基因片段的系统发育研究结果支持高海拔的滇金丝猴和怒江金丝猴与低海拔的越南金丝猴聚在一起,高海拔的川金丝猴与低海拔的黔金丝猴聚在一起。因此,金丝猴属物种提供了一个极佳的研究模型,不仅可以研究非人灵长类高海拔适应机制,还能研究不同高海拔地区之间存在的相似和相异的适应机制。本论文在课题组已经获得的滇金丝猴de novo基因组数据(基因组大小2.94Gb,数据覆盖度76.5X, contig N50为20.5Kb, scaffold N50为2.2Mb)的基础上,结合网上已经发表的川金丝猴de novo基因组数据(基因组大小2.90Gb,数据覆盖度146X, contig N50为25.5Kb, scaffold N50为1.55Mb),通过对其它3个金丝猴物种,即怒江金丝猴,黔金丝猴和越南金丝猴,进行基因组深度重测序(每个金丝猴物种的覆盖度>30X)。采用比较基因组学分析方法,研究金丝猴高海拔适应性进化遗传机制。首先,基于69,586,645个SNPs,以猕猴(Macaca mulatta)为外群,构建了金丝猴属所有物种的系统发育树。使用滇金丝猴作为参考基因组,使用不同的构树方法(ML方法/STAR和ASTRAL物种树方法),都得到了相同的系统发育树。系统发育分析结果以很高的置信度支持高海拔的滇金丝猴与怒江金丝猴和低海拔的越南金丝猴聚为一枝,高海拔的川金丝猴和低海拔的黔金丝猴聚为另一枝。因此,基于全基因组数据的系统发育分析结果与以前基于12个核基因的系统发育分析结果一致,支持川金丝猴、滇金丝猴和怒江金丝猴的高海拔适应可能是独立发生的。然后,基于12,295个直系同源基因,鉴定在三个高海拔金丝猴物种中都发生的相同氨基酸突变和进行正选择分析。分析结果发现18个基因中的20个位点在川金丝猴、滇金丝猴和怒江金丝猴中发生了相同的氨基酸突变,其中,16个基因中的18个突变也同时检测到受到了正选择作用。进一步分析发现其中12个位点的产生可能是独立突变引起的,另外6个则可能是基因流或祖先低频变异造成的。有意思的是,16个基因中有6个基因,包括ARMC2、NT5DC1、 RNASE4、CDT1、 RTEL1和DNAH11分别与肺功能、血管生成、DNA修复和呼吸纤毛的移动相关,表明它们可能与金丝猴的高海拔适应紧密相关。而且,这6个基因中检测到的8个突变并没有在其他已发表的哺乳动物基因中发现。对滇金丝猴、怒江金丝猴和川金丝猴的正选择分析中分别检测到5个、3个和9个正选择基因,其中川金丝猴中的OR51V1基因和滇金丝猴中的OR51G2基因,可能在金丝猴适应不同高海拔环境的食物条件中扮演着重要的角色,另外滇金丝猴中的ROCK2基因可能与高海拔原发性高血压相关。我们的研究将高海拔适应的基因组分析延伸到了一枝很少受到关注的非人灵长类进化树上。基于基因组的研究分析,发现三种金丝猴高海拔适应的分子一致性和特异性,有助于我们从一个新的角度更全面的去理解高海拔适应这一复杂的生物学特征。