复旦人类进化课件02混合人群的遗传学研究

混合人群的遗传学研究生命科学学院现代人类学教育部重点实验室04/17/2014人群迁徙人群隔离人群分化人群混合混合是现代人群的特征遗传混合的定义•定义：两个或两个以上的群体通过遗传物质的交流成为一个群体•机制：–群体的即时混合（instantaneoushybridization,IH)–群体间连续的基因交流（continuousgeneflow,CGF)•结果：混合前的祖先群体在遗传上差异显著–混合群体在等位基因频率上不同于祖先人群–混合群体在连锁不平衡上不同于祖先人群•群体混合与个体混合ABCpC=pAm+pB(1-m)pApB等位基因m1-m混合比例FromJoblingetal.即时混合连续基因流混合人群实例•两个典型混合人群–美洲黑人:欧洲人比例(6.8–26%)–墨西哥人:欧洲人比例(60-64%)+印第安人比例(25-21%)+非洲人比例(~15%)•几乎每个人群都是混合人群–欧洲人群–东亚人群–中国汉人群–藏缅语族人群–维吾尔族:欧洲人比例(30–55%)欧洲人群的混合FromJoblingetal.Suetal.1999Jin&Su2000东亚人群的混合汉族人的三次主要南迁1stwave西晋(AD265-316)0.9million2ndwave唐朝(AD618-907)3rdwave南宋(AD1127-1279)5million0%20%40%60%80%100%1112131415161718191101SouthernUnknownNorthern0%20%40%60%80%100%1112131415161718191101111121阿尔泰北方汉南方汉藏缅苗瑶侗傣南岛南亚东亚人群的混合比例Jinetal.unpublished父系母系Admixturegenerateslinkagedisequilibrium(LD)FromJoblingetal.美洲黑人的混合研究Xuetal.MolBiolEvol2007Jinetal.GenomeResearch2012非洲人欧洲人美洲黑人美洲黑人的混合YRICEUAfAData:29,177SNPsonChromosome21美国黑人的混合比例•文献–6.8%~26%•本研究–19.8%白人比例：19.8%(15.8~25%)Mean：19.8%Chro.21(29,177SNPs)CEUYRIAfAXuetal.MBE2007祖先来源标记AncestryInformativeMarkers(AIMs)非洲人特异标记欧洲人特异标记f≥0.41%344AIMsXuetal.MBE2007Xuetal.MBE2007美洲黑人的基因组分析AfricanEuropeanAmbiguousMAPAAρ=0.958[0.928，0.979]Xuetal.MBE2007非洲奴隶贩运路线非人的旅途美国各人群高血压比较美国黑人与高血压:•发病率高于其他人群•发病早于其他人群•发病后更易得中风、肾病、心脏病等.PersuAetal.Hypertension1998;32:129-137突变引起钠离子通道功能变化非洲人近代美洲黑人欧洲人当代美洲黑人混合前海上苦难混合后环境适应美洲黑人与自然选择•样本：1,890美洲黑人3,320对照•数据：491,526位点美洲黑人与自然选择•抗疟疾能力的丢失（CD36,HBB,HLA-B）•高血压（ZP4,AKAP12）•前列腺癌（PSCA）•糖尿病（AKR7A2）•抗流感（EIF2AK2）（欧洲人的贡献）Jinetal.GenomeResearch2012我国维吾尔族混合研究Xuetal.AmJHumGenet2008XuandJinAmJHumGenet2008谁是维吾尔族?•维吾尔族是混合人群吗?•他们是从哪来的?•数据:–26,000SNPsonChromosome21–60,000autosomalSNPs(PanAsia)东亚人白种人维吾尔人维吾尔族的混合CHBCEUUIG样本：维吾尔族：26（和阗）维吾尔族：10（伊利）CHB：45（北京）JPT：45（东京，日本）CEU：60（犹他州，美国）Genomewide:19,934SNP主成份分析Xuetal.AJHG2008非洲人欧洲人东亚人维吾尔人MLtreeNJtreeXuandJin,AJHG2008主成份分析XuandJin,AJHG2008维吾尔人的混合比例ChromosomePanelNo.ofmarkersSamplenAdmixtureproportion(%)EuropeanAsianChrom1187UIG3453.346.7238UIG3451.146.9Chrom21113UIG3455.744.3257UIG3452.247.8146UIG4067.232.8Chrom21230UIG4052.647.4326UIG4052.147.922autosomes11153UIG3452.147.9Xuetal.AJHG2008维吾尔人个体结构分析estimatedfrom19,934SNPsusingSTRUCTUREXuandJin,AJHG2008维吾尔人个体混合分析(Estimatedfrom19,934SNPs)NorthernXinjiangSouthernXinjiangXuandJin,AJHG2008维吾尔人基因组来源分析AfricanAmericanUyghur和田伊利统计方法平均置信区间平均置信区间ADMIXMAP25802440-272022002080-2320STRUCTURE21001880-240017801680-1940混合时间估计假设：HI模型，20年/代XuandJinAJHG2008讨论•目前的估计：–一次混合模型•可能的情况：–突厥入疆前回鹘的混合–突厥入疆前先民的混合（新疆古代样本）–突厥入疆后回鹘与先民的混合青铜时代—东西方开始交流楼兰且末于阗哈密东亚人中亚人洋海墓地（~2500年前）小河墓地（~4000年前）结论：东西方人群几乎同时到达新疆地区BMCBiology2010AJPA2010？Lietal.AJHG2009XuandJinAJHG2009Lietal.AJHG2009XuandJinAJHG2009东亚人群混合分析Jin,Liu,Seielstad,Xu(PanAsiaConsortium)Science2009泛亚SNP计划(PASNP)•Members:from11countriesandareas•Subjects:1,953PanAsiansamplesfrom73populations+4HapMappopulations,encompassingmostofthemajorlinguisticgroupsinPanAsiaregion•Technology:Affymetrix50KXbaarray•Markers:58,960SNPson22autosomesandXchromosomeSuetal.1999Jin&Su2000中-南亚特异单倍型东南亚特异单倍型?东亚人群单倍型混合分析CSAprivateEAprivateByallSEAprivateJinetal.Science2009群体特异单倍型进化谱系树Conclusions:EastAsiansshowedmuchstrongeraffinitytoSoutheastAsiansthanCentralAsiansJinetal.Science2009中国汉族的混合分析Wenetal.Nature2004Xuetal.AmJHumGenet2009XuandJinAmJHumGenet2009汉族的三次大规模南迁第一次西晋(AD265-316)９０万第二次唐朝(AD618-907)第三次南宋(AD1127-1279)5百万文波、李辉等Ｎature2004汉文化的扩展模式单纯的文化传递(theCulturalDiffusionModel)人群迁徙和扩张驱动文化传播(DemicDiffusionModel)语言和文化在人群间的扩散有两种不同的模式：XinjiangQinghaiTibetYunnanSichuanGansuNingxiaShaanxiShanxiHenanHubeiGuizhouGuangxiGuangdongJiangxiFujianZhejiangShanghaiAnhuiJiangsuShandongHebeiBeijingInnerMongoliaLiaoningJilinHeilongjiangTianjinHunanPAK.AFG.HongKongTaiwanNORTHKOREASOUTHKOREANEPALBHUTANBANGLADESHYellowSeaEastChinaSeaSouthChinaSeaBayofBengal0500MilesRUSSIAMONGOLIAHainanTHAILANDLAOSVIETNAMMYANMARPHILIPPINESINDIA北方汉族南方民族?南方汉族南方汉族（母系）中北方汉族的成分湛江广州广西昆明福建云南湖南江西湖北浙江四川上海安徽江苏YChromosomes143populationsmtDNA91populationsCODISSTRs79populationsHLA-A107populationsGeographicGeneticClinesBasedonPrincipleComponents样本来源•Overall1,721Hanindividualssampledfrom26(outof34)administrativeregionsinChina•1,506collectedandtypedinthisstudy•44HGDPsamples(Han,Han-NChina)•171HapMapsamples(CHB,CHD)•788non-ChineseHapMap3samples(JPT,GIH,MEX,ASW,LWK,MKK,YRI,CEU,TSI)Xuetal.AJHG2009GeographicDistributionSampleSize26PopulationsHeterozygosityXuetal.AJHG2009•1,721samplesfrom26administrativeRegions•TypedusingAffymetrix6.0Xuetal.AJHG2009Xuetal.AJHG2009Xuetal.AJHG2009中国都市人群ShanghaiBeijingGuangzhouNHCCHCSHCMetropolitanPopulationsBJ67.618.913.5SH40.050.010.0GZ17.967.914.3•来自26个省市的~2000个汉族，全基因组1百万个位点北方汉族南方汉族南北汉族基因组差异与环境适应有关染色体北方汉族南方汉族环境心血管食物肝、肾结论：南北汉族的主要差异与心、肝、肾功能相关Xuetal.AJHG2009日本祖先人群的推断Heetal.ScientificReports2012绳文人弥生人当代日本人日本人群的混合推测祖先人群2222221/(1)//(1)/,10/-(1-)/ˆ1,10,hhhhhhCSCSCSCSifCSCSfifotherwise东印度尼西亚人群的混合分析Xuetal.PNAS2012东印度尼西亚的人群迁徙30–40ky5–7kyXuetal.PNAS2012东印尼人群主成份分析Xuetal.PNAS2012印度尼西亚的人群关系Xuetal.PNAS2012印尼人群遗传组分的分布Xuetal.PNAS2012东印尼的混合分析Xuetal.PNAS2012总结•人群的混合普遍存在•混合经常有性别偏向性•可以通过人群的混合分析来推测迁徙•人群混合分析可以用来定位疾病基因人在进化吗？金力复旦大学现代人的进化基因突变基