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水牛馴化起源問題被揭示

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  2月17日,《國家科學評論(National Science Review)》在線發表廣西大學、中國農業科學院深圳農業基因組研究所、中國科學院基因組研究所和中國農業大學等單位對水牛馴化起源問題的系統研究。該研究發現沼澤型水牛和河流型水牛共超過3000萬個SNPs,積累了全世界最豐富的水牛遺傳多樣性數據集合,沼澤型水牛和河流型水牛的遺傳多態性都遠遠超過黃牛,豐富的遺傳多樣性也說明水牛育種強大潛力,同時為培育性格溫順、生長速度快、產奶量高、抗病力強且耐粗飼的理想的乳肉役兼用型中國水牛新品種奠定了基礎。

  據阮玨研究員介紹,水牛,被聯合國糧食及農業組織贊譽為養活世界人口最多的大家畜。全世界家養化水牛主要分布在亞洲(97%)。家養化水牛又分為沼澤型水牛(Bubalus bubalis carabanesis)(2n=48)和河流型水牛(Bubalus bubalis bubalis)(2n=50)。沼澤型水牛性格溫順、耐力強,是水稻耕種的主要勞動力;河流型水牛體格大、產奶量高,主要為人類提供水牛肉和牛乳等優質動物蛋白。

  該研究綜合應用三代測序的PacBio數據、二代測序的Illumina數據和三維基因組Hi-C數據,組裝獲得2.631Gb/2.646Gb的沼澤型/河流型水牛的高質量染色體級別參考基因組,其中Scaffolds N50分別達到了117.3Mb/116.1Mb,沼澤型和河流型水牛基因組注釋分別含有19,279和20,202個基因,其BUSCO評估率分別為96.8%和96.0%。沼澤型水牛組裝出24對染色體的單倍型,河流型水牛組裝出25對染色體的單倍型,其中河流型的9號染色體和4號染色體共同組成了沼澤型水牛1號染色體。研究還對中國、印度、巴基斯坦、越南和意大利等15個國家28個采樣點共230頭水牛進行了基因組重測序分析研究。基于基因組單拷貝基因序列變異繪制的系統發育樹,估計沼澤型水牛和河流型水牛分化約在1.1Mya-3.5Mya。

  該研究從基因角度探討了為何沼澤型水牛會擁有極大力氣,同時又積極響應人類命令并相互協作。沼澤型水牛的Hippo信號通路最為富集,里面許多基因參與肌肉生成以及肌肉類型轉換(比如TEAD1),這些基因的選擇可能與沼澤型水牛作為役用動物長時間高強度的田間勞動有關,有報道顯示水牛的牽引力是黃牛的1.5倍到2倍。其次重要的是催產素通路的富集,OXTR基因在沼澤型水牛中受到選擇,有研究表示OXTR是調節人社會認知和行為的關鍵基因,水牛對這一類基因的選擇可能促進稻田耕作中牛響應人類命令并相互協作的過程。(通訊員 趙華)

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