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为探究云南本土牛遗传多样性等问题,研究人员对其进行全基因组测序分析,构建 SNP 数据库,意义重大。
云南,这片地处中国西南边陲的神奇土地,拥有着复杂多样的地理环境、变化多端的气候条件以及繁茂丰富的植被资源。在漫长的岁月里,这些独特的自然因素共同作用,如同一位技艺精湛的工匠,塑造出了云南本土牛别具一格的种质特性。云南本土牛的各个品种都有着独特的优势,比如有的善于在山地间长途跋涉运输物资,有的能产出品质上乘的牛奶,还有的肉质鲜嫩可口。
然而,随着现代肉牛产业的快速发展,云南本土牛的生存空间正面临着严峻的挑战。它们不仅要应对外来优良品种的竞争压力,还要面对自身遗传资源保护的难题。由于缺乏全面深入的基因组研究,这些珍贵的遗传资源就像被尘封的宝藏,其潜在价值尚未得到充分挖掘和利用。为了破解云南本土牛遗传资源的奥秘,西北农林科技大学、云南省草地动物科学研究院等单位的研究人员开展了一项极具意义的研究,相关成果发表在《BMC Genomics》上。
在这项研究中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先是样本采集与基因组测序,他们从云南不同地区的多个本土牛品种中随机采集耳组织样本,提取基因组 DNA 并构建文库,通过 Illumina NovaSeq 6000 进行测序,同时还从 NCBI 数据库下载了大量相关基因组数据。然后利用生物信息学工具,如 BWAMEM、Picard tools、GATK、ANNOVAR 等进行序列比对、SNP 检测与注释。此外,通过多种分析软件,像 PLINK、SmartPCA、ADMIXTURE 等,开展群体结构分析、基因组多样性评估等研究。
研究人员开展了一系列深入研究,取得了诸多重要成果。在序列读长深度和基因组景观方面,对 35 个样本进行全基因组测序,平均深度约为 10.01×,与参考基因组比对后获得大量 SNP,且不同品种的 SNP 数量存在差异。在群体遗传结构和祖先关系研究中,通过遗传聚类分析发现云南牛主要有牛磺酸(taurine)和印度牛(indicine)的混合血统,且从南到北印度牛血统逐渐减少。构建的邻接(NJ)树和主成分分析(PCA)结果都进一步证实了这一点,同时还发现文山牛在遗传上与其他云南牛群有所不同。基因组多样性和种群历史研究表明,云南牛核苷酸多样性较高,连锁不平衡(LD)在 50kb 内快速下降,迪庆牛和邓川牛近交系数较高。通过 MSMC 方法估计有效种群大小发现,约 2 - 3 万年前和 7 - 9 千年前各品种牛有效种群大小均出现下降。在单亲系统发育研究中,分析线粒体 DNA(mtDNA)和 Y 染色体单倍型网络发现,除迪庆牛外,多数云南本土牛的母系起源为牛磺酸和印度牛的混合,多数牛的父系起源以印度牛为主。基因渗入分析则证实了云南牛与多种野生牛属物种存在基因交流,并且筛选出了一些可能与环境适应相关的基因区域。
在讨论部分,研究人员指出云南本土牛遗传多样性丰富,这得益于其复杂的遗传背景和历史上的杂交事件。同时,与野生牛属物种的基因渗入对云南牛的环境适应起到了重要作用,例如某些基因可能帮助云南牛更好地适应湿热环境和抵抗疾病。这项研究构建的 SNP 数据库,为云南本土牛的遗传育种和资源保护提供了坚实的基础,有助于制定更加合理的育种策略,充分利用云南本土牛的优良基因,促进云南本土牛产业的可持续发展,让这些具有地方特色的牛种在未来焕发出新的生机与活力。