中华白海豚（Sousa chinensis），又称作印太驼海豚（Indo-Pacific humpback dolphin），是我国国家一级保护动物，具有十分重要的保护和研究价值。中华白海豚通常出现在沿岸、河口等水深<20m的温暖水域，这种近岸浅水的特殊栖息环境导致中华白海豚同时受到海源和陆源病原体的双重威胁，这可能使得中华白海豚具有独特的免疫策略。中华白海豚作为“次生性”水生哺乳动物，有关其免疫系统的研究在哺乳动物水生适应的过程中具有重要的参考意义。目前中华白海豚免疫系统相关的研究还比较少，亟待更加深入的探索。

主要组织相容性复合体（Major histocompatibility complex，MHC）是与免疫系统密切相关的一大基因家族。MHC由至少80个紧密连锁的基因群构成，可以根据编码蛋白的结构以及功能分为I、II和III三类基因，在抗原识别与递呈、细胞间相互识别、免疫应答调节等生理学过程中发挥重要作用。MHC几乎存在于所有脊椎动物体内，在哺乳动物中通常位于同一条染色体的特定区域，是哺乳动物基因组中具有最高多态性的基因家族之一。病原体介导的平衡选择被认为是维持其多态性的机制。MHC一直是免疫系统研究的重点，目前在人类、牛、羊、猫、狗等常见物种中已经开展了较为全面的研究，而中华白海豚等海洋哺乳动物的MHC相关研究却很少。因此，本研究从结构、多态性以及演化这三个方面对中华白海豚MHC基因家族进行了全面的探索。首先，构建了完整的中华白海豚MHC基因图谱，通过和陆生偶蹄类以及其他鲸类动物进行比较，以揭示中华白海豚MHC基因结构和水生适应性特点。其次，阐述来自不同水域的4个中华白海豚群体的MHC多态性特点，通过群体间的比较探讨其多态性的维持机制以及群体间MHC多态性的环境适应性的差异。最后，通过构建系统发生树，估算不同MHC基因的物种分歧时间差异；通过基因家族扩张收缩分析及功能富集，探讨中华白海豚体内不同类型MHC基因收缩扩张可能对免疫功能的影响。对中华白海豚MHC基因进行系统的研究，不仅可以为更好地保护中华白海豚提供理论和数据基础，还可以为海洋哺乳动物免疫系统的水生适应研究提供参考。主要研究结果如下：

研究基于首个染色体水平组装的中华白海豚全基因组序列，通过和人类MHC（HLA）序列进行同源比对，发现中华白海豚MHC区域定位在10号染色体上，且位于chr10：61,333,312-61,869,730bp和77,272,271-80,656,319bp两段区域之内，序列长度约为3.92Mb。通过首次绘制中华白海豚完整MHC结构图谱，本研究一共鉴定出182个同源基因，其中包括DOA、DMA、DMB等非经典座位和DPB、DRA、DRB等经典座位，且均为单拷贝基因。通过将中华白海豚MHC区域和人类（Homo sapiens）、牛（Bos taurus）、绵羊（Ovis aries）、蓝鲸（Balaenoptera musculus）、抹香鲸（Physeter catodon）以及瓶鼻海豚（Tursiops truncatus）MHC区域基因组序列进行共线性比对，发现鲸偶蹄目动物的MHC基因数目在180~350之间。一共鉴定出41个单拷贝直系同源基因，其中III类基因占比最大（~50%），提示III类基因区域相较于I类和II类基因更为保守。本研究发现鲸偶蹄目动物MHC基因按“IIa-着丝粒-IIb-III-I”的模式进行分布，将II类基因区域分为IIa和IIb两个部分。此外，鲸类动物两段II类基因之间的距离（15.4~16.3Mb）要小于陆生偶蹄类动物（17~18Mb），并且鲸类动物MHC区域整体长度（4~5Mb）小于陆生偶蹄类动物（6~8Mb）。

本研究基于来自我国雷州湾（LZW，n=31）、三娘湾（SNW，n=11）、泉州-厦门（QZ-XM，n=6）以及三亚（SY，n=2）水域的四个中华白海豚群体共50个个体的全基因组重测序数据进行了群体多态性和群体选择清除分析。对变异位点的统计结果表明MHC区域变异率（1/123bp）高于chr10整条染色体变异率（1/129bp）。并且经典和非经典MHC-II类基因有2~3个等位基因，其中尤其是DRB位点突变非常多，证明了MHC的高多态性特点。此外，4个II类基因（ELOVL5、OOEP、DRB1、BTNL2）、1个III类基因（CFB）以及5个I类基因（MUCL3、TRIM39、TRIM10、TRIM40、BTN3A3）在中华白海豚群体间的多态性高于其他位点。这些位点受到明显的平衡选择作用，证明了平衡选择可能是维持这些位点高多态性的机制。而其他多态性较低的MHC基因位点可能受到纯化选择或中性选择。

关于MHC基因在群体间环境适应性的差异，研究发现MHC整体区域在中华白海豚群体间没有很大程度的分化，但I、II、III三类基因亚区域却在不同群体的两两比较之间发生了很大程度的遗传分化，具体包括25个MHC-I类基因、12个II类基因以及8个III类基因。这些基因可以作为中华白海豚群体差异或环境适应性研究的候选基因，对群体分化或环境适应性演化研究具有重要的参考价值。

对鲸类和陆生偶蹄类多物种比较中鉴定出的41个单拷贝直系同源基因进行正选择作用分析，发现SLC44A4的2个氨基酸位点以及C10H6orf15的105个氨基酸位点均受到显著的正选择作用，这些基因位点的发现对MHC基因在鲸类水生适应演化研究中具有重要的参考价值。对MHC-I、-II、-III三类基因分别进行分歧时间估计，发现鲸类和陆生偶蹄类的I类和III类基因的分化时间较为接近，且明显晚于II类基因的分化。对近岸和远海生活的不同鲸类动物MHC基因的分化时间进行比较，发现中华白海豚和瓶鼻海豚等近岸物种II类基因分化时间要晚于I类和III类基因；而抹香鲸和蓝鲸等远海生活物种三类基因的分化时间较为接近。

通过基因家族扩张收缩分析，研究发现鲸类动物比陆生偶蹄类动物基因家族收缩现象更明显。这可能是鲸类动物MHC的一个水生适应特点。并且中华白海豚的收缩情况要明显大于其他鲸类物种。对发生扩张和收缩的不同类型的MHC基因进行GO和KEGG功能富集，发现II类基因的扩张收缩可能对更多的生理功能和通路产生影响，需要在今后相关研究中重点关注。