科技日?qǐng)?bào)記者 王延斌 通訊員 張偉
家驢的起源與馴化歷史一直以來存在著爭(zhēng)議，一項(xiàng)最新的研究可望為上述爭(zhēng)議畫上句號(hào)。
12月9日，國(guó)際知名科學(xué)雜志《自然》子刊《自然通訊》在線刊文顯示，中國(guó)科學(xué)家聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多家單位共同合作，成功破譯了“德州驢”基因組，獲得國(guó)際首個(gè)組裝到染色體水平的家驢基因組參考圖譜，研究成果于為馬屬動(dòng)物遺傳資源保護(hù)和利用及家驢基因組育種和遺傳改良提供了重要理論支撐。山東省農(nóng)科院奶牛研究中心為第一完成單位。
驢產(chǎn)業(yè)是我國(guó)畜牧業(yè)中的特色產(chǎn)業(yè)，且在世界上具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。作為名貴中藥材“阿膠”的重要原料供體，驢在我國(guó)畜牧業(yè)中有著非同尋常的身份。作為中國(guó)五大優(yōu)良驢種之一，德州驢個(gè)體大、皮厚、出膠率高，是熬制阿膠的上等原料，距今已有300多年的歷史。
為挖掘優(yōu)良品種“德州驢”的遺傳資源，進(jìn)一步提升遺傳資源利用水平，山東省農(nóng)科院聯(lián)合東阿阿膠于2014年底聯(lián)合發(fā)起了“德州驢基因組開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”項(xiàng)目，經(jīng)過五年多不懈攻關(guān)，最終成功構(gòu)建了德州驢染色體水平的高質(zhì)量參考基因組圖譜。該參考基因組用到了二代測(cè)序（Hiseq sequencing）、三代測(cè)序(PacBio sequencing)和染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)(Hi-C)，其Scaffold N50達(dá)到93.37 Mb，是目前奇蹄目馬屬動(dòng)物中連續(xù)性最好的參考基因組。
科技日?qǐng)?bào)記者了解到，該研究團(tuán)隊(duì)采集了9個(gè)國(guó)家的126頭家驢、1頭非洲野驢和6頭亞洲野驢樣品，通過全基因組重測(cè)序檢測(cè)了大量的基因組遺傳變異，為遺傳改良提供了寶貴的資源。通過系統(tǒng)進(jìn)化分析和主成分分析，可以明確世界上所有家驢均起源于非洲野驢。種群遺傳關(guān)系分析進(jìn)一步表明熱帶非洲家驢群體與非洲野驢關(guān)系更緊密，埃及家驢群體次之，表明家驢可能馴化于熱帶非洲，隨后通過埃及擴(kuò)散到歐洲、中亞及東亞。
全基因組范圍的變異位點(diǎn)為研究家驢種群演化歷史提供了全面信息。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)家驢在演化早期具有與非洲野驢相似的種群變化歷史，而家驢在從非洲野驢中分離出來后，不同群體間仍然具有高度相似的種群演化歷史，說明家驢的起源比較單一。父系遺傳物質(zhì)和母系遺傳物質(zhì)對(duì)于群體演化歷史研究具有重要的價(jià)值，研究團(tuán)隊(duì)成功組裝了家驢的Y染色體并構(gòu)建了家驢群體父系遺傳物質(zhì)的系統(tǒng)進(jìn)化樹，同時(shí)根據(jù)線粒體變異位點(diǎn)構(gòu)建了母系遺傳物質(zhì)的系統(tǒng)進(jìn)化樹。發(fā)現(xiàn)父系和母系種群演化間存在很大差異，母系遺傳物質(zhì)中除了索馬里野驢成分外還可能存在努比亞野驢成分，父系遺傳物質(zhì)可能在馴化過程中受到人類喜好的影響只來自于少數(shù)幾個(gè)雄性個(gè)體。
我國(guó)大型優(yōu)良驢品種多為深毛色，小型驢品種及野驢多為淺毛色，其背后的分子機(jī)制對(duì)于培育優(yōu)良驢品種具有重要意義。SNP單倍型網(wǎng)絡(luò)分析表明深毛色驢由淺毛色驢馴化而來。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步比較了深毛色驢和淺毛色驢的基因組數(shù)據(jù)，通過基因組選擇信號(hào)分析鑒定了引起驢毛色變化的因果變異位點(diǎn)為TBX3基因下游的一個(gè)1堿基的缺失。通過基因功能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了深毛色驢中該突變位點(diǎn)導(dǎo)致參與“TGF-β依賴的毛囊發(fā)育調(diào)控”中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子NFIC的結(jié)合位點(diǎn)丟失，使得NFIC無法調(diào)控TBX3基因的表達(dá)，引起TBX3基因表達(dá)量大幅下調(diào)，進(jìn)而解除了對(duì)毛囊皮層角質(zhì)細(xì)胞中色素合成的抑制作用，使得毛色變深。
德州驢基因組不僅為馬屬動(dòng)物的起源進(jìn)化研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也為優(yōu)良遺傳資源保護(hù)和利用、家驢基因組選擇育種和遺傳改良、家驢分子設(shè)計(jì)育種提供數(shù)據(jù)支撐。
編輯：張琦琪
審核：管晶晶
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