中國農(nóng)大新聞網(wǎng)訊 近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院張毅課題組在國際出版集團Wiley旗下知名學(xué)術(shù)期刊《前沿科學(xué)》（Advanced Science）在線發(fā)表了題為《完整基因組景觀揭示亞洲水牛隱藏的進化歷史和選擇信號》（Complete Genomic Landscape Reveals Hidden Evolutionary History and Selection Signature in Asian Water Buffaloes (Bubalus bubalis)）的研究論文。該研究利用多組學(xué)手段，揭示了在自然和人工選擇驅(qū)動下，水牛在產(chǎn)奶性能和外貌形態(tài)方面的演化機制。
水牛作為重要的農(nóng)業(yè)動物，為全球提供了優(yōu)質(zhì)的奶制品、肉類及畜力，但其關(guān)鍵性狀的遺傳機制仍未得到深入研究。課題組在前期研究工作基礎(chǔ)上，牽頭組織15個國家的研究人員，對覆蓋全球主要地理分布區(qū)域的51個品種共470頭水牛進行全基因組測序分析，構(gòu)建了水牛全基因組變異圖譜，系統(tǒng)揭示了世界水牛的群體歷史和遺傳結(jié)構(gòu)。通過對奶水?；蚪M特征的深入研究，首次發(fā)現(xiàn)與產(chǎn)奶性能相關(guān)的酪蛋白（CSN）基因和毛色性狀相關(guān)的黑素皮質(zhì)素受體1（MC1R）基因在奶水牛中經(jīng)歷了強烈選擇。
項目還構(gòu)建了高質(zhì)量的水牛多器官基因表達圖譜和乳腺組織單細胞圖譜。整合多組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，以CSN2為代表的酪蛋白家族基因在奶水牛中受到順式調(diào)控的影響，且其優(yōu)勢等位基因在乳腺中具有更高的表達水平。奶水牛乳腺中的管腔細胞表現(xiàn)出更高的產(chǎn)奶基因表達水平和更強的細胞分化潛能，這可能是人工選擇提高奶水牛產(chǎn)奶量的潛在細胞機制。此外，研究團隊解析了奶水牛黑毛色的分子機制，發(fā)現(xiàn)MC1R基因的一個錯義突變位于G蛋白偶聯(lián)受體的跨膜區(qū)，該突變增強了MC1R介導(dǎo)的細胞內(nèi)cAMP生成，從而促進黑色素的合成，是奶水牛純黑毛色表型的因果突變。
本研究是迄今全球范圍規(guī)模最大的水牛群體基因組學(xué)研究，豐富了對全球水牛群體精細遺傳結(jié)構(gòu)的認識，加深了對自然和人工選擇驅(qū)動下水牛重要性狀遺傳機制的理解，為奶水牛遺傳資源的保護和科學(xué)選育提供了重要依據(jù)。
我校動物科技學(xué)院張毅教授、崖州灣國家實驗室韓建林研究員和中科院昆明動物研究所吳東東研究員為論文共同通訊作者；我校動物科技學(xué)院博士后司敬方、博士生代冬梅為論文的共同第一作者。研究得到了“十四五”國家重點研發(fā)計劃《主要農(nóng)業(yè)反芻動物優(yōu)異種質(zhì)資源精準鑒定》項目、國家自然科學(xué)基金及國家奶牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助。來自中國、澳大利亞、荷蘭、意大利、尼泊爾等15個國家的學(xué)者聯(lián)合完成了此項研究。
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