近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所牛遺傳育種科技創(chuàng)新團隊在獨龍牛染色體融合和環(huán)境適應(yīng)性新機制研究方面取得重要突破，發(fā)布了獨龍牛高質(zhì)量全基因組組裝序列，揭示了獨龍牛的起源與系統(tǒng)地位問題、染色體融合的分子機制以及環(huán)境適應(yīng)性的遺傳基礎(chǔ)，對我國牛種質(zhì)資源的優(yōu)異種質(zhì)和優(yōu)異基因的精準(zhǔn)鑒定具有重要意義。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature系列期刊《通訊生物（Communication Biology）》。

 

　　農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新與現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。我國現(xiàn)有104個牛品種資源，是世界上地方牛種資源最多的國家之一。獨龍牛（Bos frontalis）又稱“大額牛”，主要分布于云南省獨龍江和和怒江流域，是我國唯一的半野生半家養(yǎng)的珍稀牛種。我國的獨龍牛與東南亞及南亞國家的大額牛一樣，其起源與形成史在分類地位上尚有爭議，說法眾多。早期研究表明，普通牛2號、28號染色體的羅伯遜易位可能形成了獨龍牛的1號染色體，但缺乏基因組學(xué)層面的支持。因此，構(gòu)建基因組學(xué)研究平臺開展深入系統(tǒng)分析，成為解開獨龍牛起源和演化歷史之謎的鑰匙。

 

　　研究團隊利用二代、三代和10xGenomics等測序技術(shù)，獲得了獨龍牛高完整性和連續(xù)性的全基因組序列，與最近發(fā)表的印度大額牛mithun基因組相比，contig N50和scaffold N50分別提升了13.7倍和4.1倍，為獨龍?；蚪M研究提供了更寶貴的數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。研究人員通過比較基因組學(xué)分析描繪了獨龍牛的進化歷史，結(jié)果表明，獨龍牛與牦牛、野牛一樣，在大約300萬年前的上新世晚期就從Bos牛屬中相繼發(fā)生分化，比家牛早了100多萬年，從物種形成時間和遺傳關(guān)系分析上，支持了大額牛是獨立的牛屬物種的分類學(xué)地位。獨龍牛染色體數(shù)目2n=58，比普通黃牛的2n=60少兩條，但比野牛的2n=56多兩條。研究人員發(fā)現(xiàn)，獨龍牛的著絲粒區(qū)衛(wèi)星序列具有染色體特異性單體或高階重復(fù)單元，且包含一個9 bp核心元件的牛亞科CENP-B盒，為BTA2和BTA28著絲粒區(qū)衛(wèi)星序列斷點和染色體融合的形成提供了序列線索。

 

　　為全面精準(zhǔn)評價獨龍牛種質(zhì)遺傳資源特性，研究人員基于組裝的高質(zhì)量基因組，通過基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀組等多維角度的基因表達和生物途徑分析，整合了擴張收縮、正選擇和組織表達核心基因等43個參與心血管循環(huán)進化的基因，研究發(fā)現(xiàn)獨龍牛已經(jīng)進化出物種特異性MYH基因家族成員，以滿足其高山峽谷的特定環(huán)境下心臟生理功能的需要。

 

　　牧醫(yī)所陳燕副研究員，博士生張?zhí)炝魹樵撐恼碌墓餐谝蛔髡撸羁⊙叛芯繂T和高雪研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目共同資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s42003-022-03298-9