牛亞科家畜基于結構基因的分子進化特征與分子鐘學說檢驗.pdf

1、運用典型群簡單隨機抽樣的方法，分別采集牛亞科家畜普通牛(Bos taurus)、瘤牛(Bos indicus)、牦牛(Bos grunniens)、大額牛(Bos frontalis)、沼澤型亞洲水牛(Bubalus bubalis)和河流型亞洲水牛(Bubalus bubalis)共6個牛種的血液樣本，避免具有相同血統(tǒng)來源的個體一起進入樣本。結合PCR擴增技術和DNA直接測序技術，在測定6個牛種生長激素(Growth hormone，

2、GH)基因、肌肉生長抑制素(Myostatin，MSTN)基因和線粒體細胞色素b(Cytochrome b，Cyt b)基因共3個結構基因編碼區(qū)全序列的基礎上，分析各基因的單核苷酸多態(tài)性(SingleNucleotide Polymorphism，SNP)和分子進化特征；引用其他牛種的同類序列資料，以非參數檢驗法檢驗Cyt b基因編碼區(qū)核苷酸序列以及氨基酸序列的相對進化速率，提出肯定或否定分子鐘假說的部分客觀資料。結果表明： 1

3、.在GH基因和MSTN基因編碼區(qū)域，在6個牛種中分別確定了16個和24個SNP位點，而且無論是在種內還是在種間，均表現為二等位基因；在Cyt b基因編碼區(qū)域，在6個牛種中共確定了220個SNP位點，絕大多數位點(約占94.55％)表現為二等位基因，5％的位點表現為三等位基因，僅有0.55％的位點表現為四等位基因。 2.3個結構基因編碼區(qū)的單倍型多樣性和核苷酸多樣度在不同牛種中沒有顯示出完傘的一致性，代表了各牛種不同基因遺傳多樣性

4、程度的變化軌跡；6個牛種3個結構基因的總單倍型多樣性和總核苷酸多樣度卻表現出一致性的變化，反映出牛亞科家畜Cyt b基因、MSTN基因和GH基因的遺傳多樣性水平依次降低。 3.無論是在牛種內還是在牛種間，各結構基因編碼區(qū)序列間的堿基組成差異都較??；堿基替換大都發(fā)生在密碼子的第3位點，少部分發(fā)生在第1位點，第2位點最保守；堿基替換巾存在轉換偏奇，轉換/顛換比在GH基岡編碼區(qū)為4.6，在MSTN基因編碼區(qū)為2.8，在Cyt b基因編

5、碼區(qū)為5.4。 4.GH基因、MSTN基因和Cyt b基因編碼區(qū)都存在密碼子使用偏好性，GH基因中發(fā)現了25個偏好性密碼子，MSTN基因中發(fā)現了30個偏好性密碼子，Cytb基因中發(fā)現了27個偏好性密碼子；在核基因GH基因和MSTN基因中，發(fā)現了11個共同的偏好性密碼子：在核外mtDNA Cyt b基岡中發(fā)現了與核基因共享的5個偏好性密碼子，并且都是編碼相同的氨基酸。 5.在GH基因、MSTN基因和Cyt b基因中，大多數

6、位點間的替代都是同義突變，非同義突變(錯義突變)位點遠遠少于同義突變位點；同義與非同義替代發(fā)牛的速率比全部小于或等于1，表明牛亞科家畜3個結構基因在進化過程中均不受達爾文正向選擇的影響，少數位點受到負向選擇的作用，是凈化選擇的結果。進一步說明3個結構基因仍然保持著非常重要的生物學功能。 6.基于GH基因編碼區(qū)序列構建的分子進化樹分析表明，沼澤型水牛與河流型水牛聚為一類，它們與普通牛、瘤牛、牦牛以及大額牛之間的遺傳分化已經十分明顯

7、。普通牛、瘤牛、牦牛、大額牛共同擁有一條相同的核苷酸序列，推測這一共享的序列可能是普通牛、瘤牛、牦牛和大額牛GH摹因編碼區(qū)的共同祖先序列，其它的核苷酸序列可以看作是在此基礎上發(fā)生的隨機突變類型(豐要是遺傳漂變的影響)。 7.基于MSTN基因編碼區(qū)序列構建的分子進化樹表明，沼澤型水牛與河流型水牛之間的分化也已明顯，而它們與普通牛、瘤牛、牦牛、大額牛間分化則更為明顯。普通牛、瘤牛、牦牛、大額牛序列間沒有顯示}}{完全的分化，它們也沒

8、有共同擁有相同的核苷酸序列。除了個別牛種共享少數序列以外，其余的單倍型序列都足各牛種所特有的類型。 8.從Cvt b基因序列揭示的牛亞科動物系統(tǒng)發(fā)生關系來看，牛亞科家畜可劃分為家牛屬、準野牛屬、牦牛屬和亞洲水牛屬4個屬，它們之間的分化十分明顯；家牛屬與準野牛屬、牦牛屬和水牛屬之間的親緣關系逐漸降低。 9.從母系起源的角度來看，我國大額牛種群存在明顯的分化，它可能具有十分獨特的起源。雖然大額牛有部分單倍型序列與普通?；蛄雠?/p>

9、聚為一類，但是它不可能起源于普通?；蛄雠＃@種現象應該可以視為大額牛與普通牛及瘤牛之間曾經擁有過共同的祖先序列，并且在漫長的進化歷程中仍然保留著祖先序列的基本特征。大額牛與印度野牛有著十分密切的關系，它們在較早的世代具有共同的母系起源，并且有可能是現已滅絕的某種野生牛的后代。 10.從母系遺傳的角度來看，雷瓊牛僅起源于瘤牛應該是確信無疑的，它也是我國迄今為止發(fā)現的少數具有單一起源的瘤牛型黃牛品種。瘤牛進化網絡關系分析表明，雷瓊牛

10、與亞洲其它地區(qū)瘤?？赡苁窃诓煌牡攸c由野生的瘤原牛獨立馴化而來的，推測中國南方某些地區(qū)在史前也應該是一個獨立的瘤原牛馴化中心。 11.分子鐘檢驗的結果說明，接受或者拒絕分子鐘假說與所檢測物種親緣關系的遠近無明顯相關性，分子鐘假說在一定的物種范圍內是存在的；與基于氨基酸序列的檢驗結果相比較，基于核苷酸序列的檢驗結果更易于拒絕分子鐘假說。 12.對長期進化而言，既無基因亦無基因產物以絕對恒定速率變化，試圖尋找具有通用分子鐘的