中國農業大學動科學院張毅教授團隊在牛基因組研究中取得進展：解析奶水牛的羣體基因組特徵與重要功能基因

核心提示：近日，中國農業大學動物科技學院張毅課題組在國際出版集團Wiley旗下知名學術期刊《前沿科學》（Advanced Science）在線發表了題爲《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。該研究利用多組學手段，揭示了在自然和人工

中國農大新聞網訊 近日，中國農業大學動物科技學院張毅課題組在國際出版集團Wiley旗下知名學術期刊《前沿科學》（Advanced Science）在線發表了題爲《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。該研究利用多組學手段，揭示了在自然和人工選擇驅動下，水牛在產奶性能和外貌形態方面的演化機制。水牛作爲重要的農業動物，爲全球提供了優質的奶製品、肉類及畜力，但其關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上，牽頭組織15個國家的研究人員，對覆蓋全球主要地理分佈區域的51個品種共470頭水牛進行全基因組測序分析，構建了水牛全基因組變異圖譜，系統揭示了世界水牛的羣體歷史和遺傳結構。通過對奶水牛基因組特徵的深入研究，首次發現與產奶性能相關的酪蛋白（CSN）基因和毛色性狀相關的黑素皮質素受體1（MC1R）基因在奶水牛中經歷了強烈選擇。項目還構建了高質量的水牛多器官基因表達圖譜和乳腺組織單細胞圖譜。整合多組學分析發現，以CSN2爲代表的酪蛋白家族基因在奶水牛中受到順式調控的影響，且其優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出更高的產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，發現MC1R基因的一個錯義突變位於G蛋白偶聯受體的跨膜區，該突變增強了MC1R介導的細胞內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。本研究是迄今全球範圍規模最大的水牛羣體基因組學研究，豐富了對全球水牛羣體精細遺傳結構的認識，加深了對自然和人工選擇驅動下水牛重要性狀遺傳機制的理解，爲奶水牛遺傳資源的保護和科學選育提供了重要依據。我校動物科技學院張毅教授、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爲論文共同通訊作者；我校動物科技學院博士後司敬方、博士生代冬梅爲論文的共同第一作者。研究得到了“十四五”國家重點研發計劃《主要農業反芻動物優異種質資源精準鑑定》項目、國家自然科學基金及國家奶牛產業技術體系資助。來自中國、澳大利亞、荷蘭、意大利、尼泊爾等15個國家的學者聯合完成了此項研究。

日期：2025-01-31