牦牛基因组研究成果揭示高原适应的遗传学机制

　　

由兰州大学主导、深圳华大基因研究院以及中科院昆明动物所等多家单位联合完成的牦牛基因组研究成果于7月1日在国际著名杂志《自然-遗传学》（Nature Genetics）上在线发表（http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.2343.html）。与此同时，《科学》（Science）杂志以“What gets yak high”为题进行了在线评论（http://news.sciencemag.org/sciencenow/2012/07/scienceshot-what-gets-yaks-high.html?rss=1）。在此项研究中，科研人员对牦牛进行了全基因组测序及相关的生物信息学分析，发现了其与高原适应性相关的重要遗传机制。

牦牛（B. grunniens）被称作“高原之舟”，是青藏高原等高海拔地区所特有的牛种。约有1400万牦牛为西藏等高海拔地区的游牧民族提供了肉、奶、畜力、交通工具等基本的生产生活资料。经过长期的自然选择，牦牛已经获得了能够适应高原环境的解剖学和生理学性状，如心肺发达、没有肺动脉高压、觅食能力强和能量代谢高等。

在本研究中，科研人员采用全基因组鸟枪法策略，对样品分别构建从200bp到20kb不等的不同插入片段长度的文库，进行双末端测序，后采用自主研发的SOAPdenovo软件进行组装，构建出牦牛全基因组序列图谱，得到的基因组大小约为2.66Gb。此外，研究人员还对牦牛心脏、肝脏、脑、胃和肺的部分样品进行了转录组测序。

结合测序组装结果、基因预测模型以及序列同源信息，研究人员成功预测出22,282个蛋白编码基因，同时在牦牛基因组中检测出220万个SNP位点。此后研究人员将其与其他物种进行比较，进行基因家族分析，发现有362个基因家族是牦牛与普通牛之间共有而在人和犬中不存在的，另有100个基因家族是牦牛所特有的。更重要的是，与低海拔生活的牛基因组比较，研究人员发现了牦牛3个与高海拔低氧环境相适应的基因发生了适应性进化，这些变化有助于牦牛调整自身状况，以应对低氧或缺氧的情况；另有5个发生了适应性进化的基因有助于牦牛从高原稀少的食物中充分获取能量。同时，还发现了一些与嗅觉、防御和免疫相关的基因也发生了重要选择性变异。这些新发现对高海拔地区动物的遗传适应性做出了很好的阐释。

研究人员指出，这项研究不仅揭示了高海拔地区动物重要生理性状背后的遗传特征，也将有助于进一步揭示人类所出现的各种高原不适症，促进对缺氧相关疾病的认识、预防和治疗。此外，还将有助于提高高海拔地区重要经济动物的产奶、产肉性能。