MBE｜刘超院士团队报道炎黄基因组研究并成功研发超高分辨率法医学YHSeqY3000体系(炎黄Y测序3000)

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华西演化 基因组学研究前沿 2024年07月07日 07:22 四川 原文链接：https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msae122/7695223?searchresult=1

    在4年6月17日，《团。。。四川大学考古科学中心和华西罕见病研究院何光林/王萌鸽团队合中万人基因组多样性计划（10K_CPGDP）和炎黄队列（YanHuang cohort）等项目相关的Y染色体基因组资源的初步结果，构建了首个超高分辨率的东亚古今人群整合演化框架。系统解析了古今人群的起源、分歧、瓶颈、扩张及混合事件，并阐述了父系演化进程与语言传播及生业模式转变等社会人类学事件对东亚人群父系遗传结构的影响。此近的研究利用全基因组SNP芯片，深入分析了汉藏语、蒙古语、通古斯语、突厥语、壮侗语模人群基因组项目和古DNA技术的创新，为探索人类演化历史开辟了新途径。然而，古代欧亚人群对中国父系支系格局形成的遗传贡献尚未得到充分研究。图2 高时空覆盖度的欧亚古今人群整合系统发育关系    Y染色体的非重组区域已成为研究人类父系演化历史的重要工具。随着测序技术和基因组组装技术的进步，以及读长比对、变异分型和基准测试等计算方法的发展，我们获得了Y染色体的完整序列，大大丰富了对其遗传变异的认识。这些成果促进了稳定系统发育树的构建。过去二十年中，基于靶向Y-SNPs的研究通过追踪父系支系，为研究人类的起源、迁徙和混合提供了关键数据。采用先进的下一代测序技术和计算生物学方法对Y染色体进行全序列重测序，已改变了Y染色体研究的范式。然而，中国人群的大规模Y染色体基因组数据库仍然有限，这凸显了建立更全面数据库的必要性，以探索中国精细父系遗传结构及其历史影响因素。图3 欧亚Y染色体古基因组资源的分布及现代族群中关键奠基者父系的频率图谱    近年来，中国人群基因组资源的快速增长的同时，也反应了我们在理解其父系遗传多样性方面的不足。与汉族及全球其他人群的研究相比，民族语言多样性族群的精细演化历史领域的进展明显滞后。为弥补这一差距，我们启动了10K_CPGDP项目，采用人类学田野调查采样策略，并引入了炎黄队列（YHC）基因组资源。YHC项目不仅包含新生成的Y染色体序列，还整合了10K_CPGDP中的Y染色体数据。其目标是建立高质量的特定人群Y染色体数据库，精细描绘代表性不足群体的父系历史，构建高分辨率、带时间轴的系统发育树，并开发高分辨率的东亚人群特异性单倍型参考面板和法医基因组学体系研发、数据库构建和算法开发。基于大规模人群基因组资源的理论研究和转化运用将用于医学基因组学、法医学精准祖源推断和大规模远距离家系重建等应用。    本项目开发了“YHSeqY3000”超高分辨率Y染色体检测系统，这是目前最精确的Y特异性靶向重新测序法医学检测系统，基于YHC的全基因组数据和芯片数据设计。研究团队利用YHSeqY3000对919名中国少数民族男性进行基因分型，并通过Y染色体全基因组测序验证其结果。通过整合已发表的古今基因组数据，我们建立了一个包含15,563名现代和古代欧亚个体的Y染色体数据库，并构建了首个完整且高分辨率的古今人群综合系统发育树，包括中国不同时期的古基因组序列。这一系统发育树有助于估计主要父系支系的分歧、瓶颈事件、扩张和混合的发生时间，追踪中国不同父系支系的起源，揭示历史上的迁徙、混合和生计策略变化对中国各人群父系遗传结构的影响。图4 东亚古今族群遗传混合模型及关键常染色体模拟祖源相关遗传成分的分布模式    整体而言，本研究构建了一个综合的Y染色体古今人群基因组数据库，涵盖了15,563名现代和古代欧亚个体，以探索中国的父系基因组多样性。通过构建高分辨率且具有时间标记的系统发育树，我们揭示了新石器时代早期和中期的多次父系支系分化和大规模扩张事件。研究结果阐明了四次主要的古代群体迁徙，这些迁徙均与生业技术的创新紧密相关，对中国现代父系遗传格局的形成产生了深远影响。首先，早期东亚人和黄河流域的粟作农民携带O2/D亚支系的扩张，显著影响了汉藏语人群父系支系格局，促进了人群在青藏高原的永久定居。其次，携带O1和某些O2亚支系的长江流域稻作农民的扩散，重塑了南方汉族以及壮侗语、南岛语、苗瑶语和南亚语人群的父系遗传多样性。第三，起源于新石器时代西伯利亚的Q/C等父系支系，在蒙古高原和黑龙江流域的狩猎采集者中兴起和扩散，对中国北方人群的基因库产生了显著影响。第四，起源于西欧亚的J/G/R等父系支系，最初由与颜那亚文化有关的草原游牧人群传播，主要存在于中国西北地区。

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