家驢祖先找到了,《Nature Communication》刊登中國學(xué)者論文

       中國畜牧業(yè)協(xié)會驢業(yè)分會副會長、山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系驢產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊首席專家、山東省泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才、聊城大學(xué)特聘教授王長法研究員為第一作者的論文12月9日在線發(fā)表在《Nature Communications》上，論文題目為《Donkey genomes provide new insights into domestication and selection for coat color》，這也是我國學(xué)者在馬屬動物研究上發(fā)表的最高水平論文。

       為深入解析我國優(yōu)良品種德州驢的遺傳基礎(chǔ)，王長法研究員團(tuán)隊主導(dǎo)，聯(lián)合國內(nèi)外15家單位通力合作，采集了四大洲、涵蓋世界上近1/6地方驢品種樣品；綜合應(yīng)用二代測序、三代測序和染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)(Hi-C)，獲得國際上首個組裝到染色體水平的家驢基因組參考圖譜，其Scaffold N50達(dá)到93.37 Mb，是目前奇蹄目馬屬動物中連續(xù)性最好的參考基因組。同時進(jìn)行了群體比較基因組學(xué)研究，在家驢馴化及毛色選擇研究方面取得新突破。該研究成果將為驢遺傳資源保護(hù)和利用及基因組育種提供了重要理論支撐。

圖1  論文在線截圖

       在人類歷史長河中，驢參與了人類多個層面的文化生活，為人類提供役力、奶、肉等，還為人類生活方式的轉(zhuǎn)變提供了遷移工具。但與馬、駱駝等役畜相比，驢在考古學(xué)及歷史文獻(xiàn)記錄中篇幅較少，至今仍很難確定驢的起源、馴化歷史。家驢高質(zhì)量參考基因組的組裝為此問題的解答提供了重要手段。團(tuán)隊通過全基因組重測序技術(shù)檢測分析了四大洲的126個家驢及7個野驢個體（涵蓋世界上僅存的藏野驢、蒙古野驢及索馬里野驢三個野驢品種）的基因組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)大量的基因組遺傳變異，首次揭示四大洲地方驢品種間的特征性分子差異；明確驢特有基因序列，為真假驢皮及阿膠的鑒別診斷提供分子依據(jù)。通過系統(tǒng)進(jìn)化分析和主成分分析，結(jié)果顯示現(xiàn)代家驢至少在6000年前擁有共同祖先，此結(jié)果比母系遺傳線粒體DNA分析的結(jié)果要早1000年。上述成果的取得為在我國率先構(gòu)建具有自主知識產(chǎn)權(quán)的驢全基因組選擇技術(shù)體系奠定了分子基礎(chǔ)。

圖2  家驢群體結(jié)構(gòu)及基因交流分析

父系和母系遺傳物質(zhì)對于群體演化歷史研究具有重要的價值，團(tuán)隊首次成功組裝了家驢的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，同時根據(jù)線粒體變異位點構(gòu)建了母系遺傳物質(zhì)的系統(tǒng)進(jìn)化樹。對比分析發(fā)現(xiàn)驢父系和母系種群演化間存在很大差異，顯示家驢馴化過程中存在嚴(yán)重性別偏倚現(xiàn)象。上述成果的取得為我國驢高效繁育體系及高效育種體系建設(shè)奠定了分子基礎(chǔ)。

圖3 驢黑毛色的二次馴化

       毛色為家畜重要的生產(chǎn)性狀，黑毛色頗受大眾青睞。中醫(yī)上也素有黑色入腎經(jīng)的說法，烏雞白鳳丸、黑驢皮制作的高檔阿膠、黑驢肉、黑豬肉等均為國人喜愛的藥品和食品。和眾多馴化的家畜一樣，與野生祖先相比，現(xiàn)代家驢展現(xiàn)出多個毛色及花紋。我國大型優(yōu)良驢品種多為深毛色，小型驢品種多為淺毛色，現(xiàn)存的藏野驢、蒙古野驢及索馬里野驢三個野驢主要為灰褐色、棕褐色，其背后的分子機(jī)制對于優(yōu)良驢品種培育具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)深毛色驢由淺毛色驢馴化而來，黑毛色可能是二次馴化的結(jié)果。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)TBX3基因下游的一個堿基缺失突變與驢的黑毛色相關(guān)，同時還發(fā)現(xiàn)TBX3基因與驢體高性狀相關(guān)。本研究結(jié)果不僅為馬屬動物的起源馴化研究提供了新觀點，也為未來在國內(nèi)外率先定向培育出皮厚肉多黑驢新品系奠定了理論基礎(chǔ)。

圖4 驢黑毛色的形成機(jī)理

       驢產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國特色產(chǎn)業(yè)、新興產(chǎn)業(yè)、民生產(chǎn)業(yè)。我國不僅具有相對完善的驢產(chǎn)業(yè)鏈條，還從政府層面組建了山東省第一支現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系驢產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊，專業(yè)從事驢全產(chǎn)業(yè)鏈條的卡脖子技術(shù)研究，“世界養(yǎng)驢看中國，中國養(yǎng)驢看山東”已成為國內(nèi)外行業(yè)共識。作為名貴中藥材“阿膠”的重要原料供體，驢在我國畜牧業(yè)中有著非同尋常的身份，其不僅是畜牧業(yè)中的重要一員，還是醫(yī)療康養(yǎng)界的“明星”。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和逐步進(jìn)入老齡化社會，人民更加重視醫(yī)療康養(yǎng)，市場上對阿膠、驢肉及驢奶的需求持續(xù)增加，目前驢產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成2000億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

       王長法為本文的第一作者，仲躋峰等4人為本文的通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、山東省良種工程、泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才工程、山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系驢產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊建設(shè)項目、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院-東阿阿膠股份有限公司院企合作項目的資助。

全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19813-7。DOI ：10.1038/s41467-020-19813-7

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