Antiquity, geographic contiguity and genetic affinity among Tibeto-Burman populations of India: A microsatellite study

Abstract

Background: The Tibeto-Burman (TB) populations are one of the four major linguistic population groups of India. They are considered belonging to different stocks and show wide variation in culture and language; however, their genetic relationship, antiquity and migration history among the regional populations has been little investigated. Molecular genetic studies are expected to clearly show the antiquity and genetic diversity of these populations.

Aim: This paper seeks to understand the extent and magnitude of genetic affinities and diversities among 14 TB populations (12 Indian and two global groups), investigate the findings based on classical genetic markers and verify the historical accounts of their migration and genetic history based on 12 microsatellite markers.

Subjects and methods: The allele frequency data for 12 STR loci of 13 Asian (Tibeto-Burman) populations were obtained from the literature and the Adi Pasi data was obtained by microsatellite typing of their blood samples. The 12 loci studied are D5S818, FGA, D8S1179, D21S11, D7S820, CSF1PO, D3S1358, THO1, D13S317, vWa, TPOX, D18S51. Three different distance measures, two phylogenetic trees and PCA plot have been employed to understand the genetic relationship of the studied populations.

Results: Average heterozygosity values range from 68 to 79% and the average G_ST value is 4.7%. The dendrogram, based on the D_A distance, shows the clustering of populations based on their diversities and geographical contiguity; the Mizoram and Arunachal Pradesh populations especially cluster together, populations from Sikkim form a separate subcluster and Manipur populations along with the Garo of West Bengal separate out from the other clusters. The Harpending and Ward regression model shows isolated populations positioned below the regression line and others, who experience external gene flow, placed above the line. The results support folklore migration accounts of their possible antiquity with the Tibetan and southern Chinese populations.

Conclusions: Overall, geographic contiguity, punctuated by isolating barriers, is a major influencing factor of genetic affinity among the TB population; contiguous populations within a region show greater genetic relationship than with distant TB populations over a wide geographical area. The results of the microsatellite study also support the history of diverse routes of migration of these populations.

Résumé. Arrière plan: Les populations tibéto-birmanes (TB) sont l’un des quatre groupes linguistiques majeurs de l’Inde. On considère qu’elle appartiennent à des stocks différents et présentent de fortes variations en culture et en langue, bien que leur distance génétique, leur ancienneté et l’histoire de leur migration aient été peu étudiées. Des études génétique moléculaires permettront peut être de clarifier leur antiquité et leur diversité génétique.

But: Cet article cherche à comprendre l’étendue et la magnitude des affinités génétiques et des diversités de 14 populations TB (12 indiennes et deux groupes globaux), à éprouver les résultats fondés sur les marqueurs génétiques classiques et vérifier les récits historiques de leur migration et leur histoire génétique fondée sur 12 marqueurs microsatellites.

Sujets et méthodes: Les fréquences alléliques de 12 loci STR appartenant à 13 populations asiatiques (tibéto-birmanes), ont été extraites de la littérature et les données Adi Pasi ont été obtenues par le typage microsatellitaire de leurs échantillons sanguins. Les 12 loci étudiés sont : D5S818, FGA, D8S1179, D21S11, D7S820, CSF1PO, D3S1358, THO1, D13S317, vWa, TPOX, D18S51. la relation génétique de ces populations a été analysée au moyen de trios calculs de distance différents, deux arbres phylogénétiques et trois représentations factorielles.

Résultats: L’hétérozygotie moyenne varie de 68 à 79% et la valeur moyenne de GST est 4,7%. Le dendrogramme établi à partir des distances DA montrent le regroupement des populations sur la base de leur diversité et de leur contiguïté géographique ; Les populations du Mizoram et de l’Arunachal Pradesh se regroupent, les populations du Sikkim forment un sous groupe individualisé et les populations Manipur ainsi que les Garo de l’ouest du Bengale se séparent des autres regroupements. Le modèle de régression d’Harpending et Ward montre les populations isolées placées en dessous de la ligne de régression, tandis que celles qui ont reçu un flux génique externe sont placées au-dessus. Les résultats sont en accord avec les récits migratoires du folklore concernant leur antiquité possible avec les populations du Tibet et de Chine méridionale.

Conclusion: La contiguïté géographique en général, ponctuée de barrières d’isolement est un facteur majeur influençant les affinités génétiques des populations TB; les populations contiguës dans une région montrent de plus grandes relations génétiques qu’elles n’en ont avec les populations TB d’un plus vaste ensemble géographique. Le résultat de l’étude des microsatellites confirme également l’histoire des diverses routes de migration de ces populations.

Zusammenfassung. Hintergrund: Die Tibetisch-Burmanischen (TB) Völker sind eine der vier großen linguistischen Bevölkerungsgruppen Indiens. Man nimmt an, dass sie unterschiedlicher Herkunft sind und eine große kulturelle und sprachliche Vielfalt aufweisen; allerdings sind ihre genetische Beziehung, ihre Frühzeit und die Geschichte ihrer Wanderungen unter den regionalen Völkern wenig untersucht. Es wird erwartet, dass molekulargenetische Studien die Frühzeit und die genetische Diversität dieser Völker aufklären.

Ziel: Diese Arbeit versucht, das Ausmaß und die Größenordnung der genetischen Verwandtschaft und Diversität unter 14 TB Völkern (12 Indischen und 2 Gruppen aus der übrigen Welt) zu verstehen, ferner die Ergebnisse auf der Grundlage klassischer genetischer Marker zu untersuchen und anhand von 12 Mikrosatelliten-Markern die historischen Berichte ihrer Wanderungen und ihre genetische Geschichte zu verifizieren.

Probanden und Methoden: Daten zur Allelhäufigkeit für 12 STR loci von 13 Asiatischen (Tibetisch-Burmanischen) Populationen wurden der Literatur entnommen, und die Adi Pasi Daten wurden über Mikrosatelliten-Typisierung von Blutproben gewonnen. Die 12 untersuchten loci sind D5S818, FGA, D8S1179, D21S11, D7S820, CSF1PO, D3S1358, THO1, D13S317, vWa, TPOX, D18S51.

Drei verschiedene Entfernungsmesser, zwei phylogenetische Stammbäume und PCA-Plots wurden verwendet, um die genetische Beziehung der untersuchten Völker zu verstehen.

Ergebnisse: Die Werte für mittlere Heterozygosität schwanken von 68 bis 79% und der mittlere G_ST-Wert ist 4,7%. Das auf D_A-Abständen basierende Dendrogramm zeigt eine Ungleichverteilung (clustering) von Völkern je nach Diversität und geographischer Nähe; besonders die Mizoram und Arunachal Pradesch Völker erweisen sich als besonders nah verwandt, Völker aus Sikkim bilden eine separate Untergruppe, und die Völker aus Manipur zusammen mit den Garo aus West Bengalen sind am weitesten von den anderen getrennt. Das Harpending und Ward Regressionsmodell zeigt isolierte Populationen unterhalb der Regressionslinie, und andere, die von außen hereingekommenem genetischen Einfluss ausgesetzt waren, oberhalb dieser Linie. Die Ergebnisse passen zu Volkssagen über gemeinsame frühzeitliche Völkerwanderungen mit Tibetischen und Südchinesischen Populationen.

Zusammenfassung: Insgesamt ist die geographische Nähe, betont durch isolierte Barrieren, ein wesentlicher Einflussfaktor für genetische Verwandtschaft unter den TB Völkern; benachbarte Völker innerhalb einer Region zeigen eine höhere genetische Verwandtschaft als geographisch weit voneinander entfernt lebende Populationen. Das Ergebnis der Mikrosatellitenstudie bestätigt auch die verschiedenen historischen Völkerwanderungsrouten.

Resumen. Antecedentes: las poblaciones Tibetano-Burman (TB) son uno de los cuatro principales grupos lingüísticos de población de la India. Se considera que pertenecen a diferentes linajes y muestran una gran variación en lengua y cultura; sin embargo, sus relaciones genéticas, su antigüedad y la historia migratoria entre poblaciones regionales, han sido poco investigadas. Se espera que los estudios genéticos moleculares muestren claramente la antigüedad y la diversidad genética de estas poblaciones.

Objetivo: este artículo intenta comprender la extensión y magnitud de las afinidades y diversidades genéticas entre 14 poblaciones TB (12 indias y 2 grupos globales), investigar los hallazgos basados en marcadores genéticos clásicos y verificar los relatos históricos de su migración e historia genética, basándose en 12 marcadores de microsatélites.

Sujetos y métodos: se obtuvieron datos sobre las frecuencias alélicas para 12 loci STR de 13 poblaciones asiáticas (Tibetano-Burman) a partir de la literatura; los datos de los Adi Pasi se obtuvieron mediante el análisis de microsatélites a partir de sus muestras sanguíneas.Los 12 loci estudiados fueron D5S818, FGA, D8S1179, D21S11, D7S820, CSF1PO, D3S1358, THO1, D13S317, vWa, TPOX, D18S51. Para comprender la relación genética entre las poblaciones estudiadas, se utilizaron tres medidas de distancia diferentes, dos árboles filogenéticos y la representación de un ACP.

Resultados: los valores medios de heterozigosis oscilan entre 68 y 79% y el valor GST medio ha sido de 4,7%. El dendrograma, basado en la distancia DA, muestra la agrupación de las poblaciones según su diversidad y contigüidad geográfica. Las poblaciones de Mizoram y Arunachal Pradesh se agrupan especialmente juntas, las poblaciones de Sikkim forman un subgrupo separado y las poblaciones de Manipur y las Garo de Bengala occidental se separan de los otros grupos. El modelo de regresión de Harpending y Ward muestra que las poblaciones aisladas se sitúan por debajo de la línea de regresión y el resto, que han experimentado un flujo génico externo, se sitúan por encima de la línea. Los resultados obtenidos apoyan los relatos tradicionales sobre antiguas migraciones de las poblaciones tibetanas y del sur de China.

Conclusiones: en conjunto, la contigüidad geográfica, interrumpida por barreras de aislamiento, es un importante factor que influye en la afinidad genética entre las poblaciones TB. Las poblaciones próximas dentro de una región muestran una mayor relación genética entre ellas que con las poblaciones TB distantes, dentro de un área geográfica extensa. Los resultados del estudio de los microsatélites también apoyan la historia de las diferentes rutas de migración de estas poblaciones.

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