Genetic diversity,differentiation and relationship of Nepalese sheep genetic resources-using DNA markers.pdf

1、位于中國南部，印度北部的尼泊爾分布著四個(gè)不同的本地綿羊品種，它們分別是高寒地區(qū)的Bhyanglung綿羊，高海拔山區(qū)的Baruwal綿羊，中低海拔山區(qū)的Kage綿羊以及平原地區(qū)的Lampuchhre綿羊。在本研究中，我們利用線粒體DNA的D-loop區(qū)，SRY基因的5'啟動(dòng)子區(qū)，Y染色體上的SRYM18微衛(wèi)星標(biāo)記，通過與亞洲其他地區(qū)的綿羊進(jìn)行比較研究，揭示了尼泊爾本地綿羊群體的起源、分化、遺傳多樣性以及各個(gè)品種之間的相互關(guān)系。另外，我們

2、利用SNPs芯片（Illumina SNP50K ovine Beadchip）:1）研究尼泊爾本地綿羊與先前已報(bào)道的其他綿羊品種之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，從而探討尼泊爾綿羊的起源;2）比較高海拔地區(qū)和低海拔地區(qū)綿羊的群體遺傳結(jié)構(gòu)，確定綿羊高海拔適應(yīng)的分子機(jī)制;3）確定不同地區(qū)的綿羊群體是否具有相同高海拔適應(yīng)的分子機(jī)制。
　　線粒體DNA和核基因組的研究結(jié)果均表明尼泊爾本地綿羊之間有較高的遺傳多樣性。線粒體DNA的研究結(jié)果表明，尼泊爾綿

3、羊的單倍型都屬于A、B、C單倍型類群。在這四個(gè)群體之中，來自高海拔地區(qū)的綿羊擁有3種單倍型類群，而來自低海拔地區(qū)的Lampuchhre綿羊只擁有A、B兩種單倍型類群。這個(gè)研究表明西南部綿羊的基因流動(dòng)路線可能是來自中國，在途徑尼泊爾傳入印度。另外，尼泊爾本地綿羊線粒體DNA遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)的形成，不僅僅只是高海拔地區(qū)的綿羊（尤其是Bhyanglung綿羊）受到了來自中國綿羊的基因流的影響;同時(shí)，來自尼泊爾和印度中低海拔地區(qū)的綿羊之間也

4、存在著不斷的基因交流。這種現(xiàn)象的形成可能是由于古代貿(mào)易給不同地區(qū)的綿羊之間的基因交流提供了機(jī)會(huì)，同時(shí)尼泊爾地區(qū)綿羊在印度和中國之間的活動(dòng)也可能是形成這種現(xiàn)象的原因。
　　異質(zhì)性是由于個(gè)體的mtDNAs的串聯(lián)重復(fù)序列的長度多態(tài)性所造成的，在家養(yǎng)動(dòng)物中已被廣泛研究。有趣的是，在本研究中，我們通過分子克隆和測序的手段發(fā)現(xiàn)了尼泊爾綿羊群體中存在著個(gè)體間mtDNA D-loop區(qū)的長度多態(tài)性。在尼泊爾綿羊群體中，有45％的綿羊個(gè)體的mtDN

5、A D-loop區(qū)中存在著1-4個(gè)長度為75/76 bp的串聯(lián)重復(fù)序列，而在中國綿羊群體中未發(fā)現(xiàn)D-loop區(qū)的長度多態(tài)性，表明綿羊線粒體的異質(zhì)性可能是尼泊爾綿羊群體所特有的。擁有線粒體異質(zhì)性的綿羊個(gè)體高比例的出現(xiàn)在尼泊爾群體中，可能的原因是由于mtDNA的突變，進(jìn)而在個(gè)體間水平上的獨(dú)立分離或者是由于滑鏈和復(fù)制過程中的錯(cuò)配所引起。
　　在家養(yǎng)動(dòng)物的品種培育過程中，單獨(dú)分析父系貢獻(xiàn)的研究鮮有報(bào)道，特別是在亞洲地區(qū)。我們對(duì)來自中國西北

6、地區(qū)的野綿羊(O.ammon byth)，盤羊和尼泊爾地區(qū)的四個(gè)本地綿羊品種的Y染色體微衛(wèi)星和SRY5'啟動(dòng)子區(qū)的序列進(jìn)行了研究，進(jìn)而探討尼泊爾本地綿羊的祖先起源以及遺傳多樣性。在本研究中，除了Kage綿羊外，其他的尼泊爾綿羊在微衛(wèi)星位點(diǎn)SRYM18上并沒有顯示出多態(tài)性。在Kage綿羊中，SRYM18位點(diǎn)擁有三種等位基因（141 bp、143 bp和147bp），并且我們?cè)诩茵B(yǎng)綿羊中首次確認(rèn)了單倍型HY-20(A-oY/147-SRYM

7、18)。90％的尼泊爾綿羊所共享的單倍型為HY6，這個(gè)單倍型包括了歐洲盤羊在內(nèi)，并且在家養(yǎng)綿羊中所占比例很高。尼泊爾綿羊與其推測的祖先，盤羊沒有聚在一塊，表明在當(dāng)今家養(yǎng)綿羊群體與野生綿羊之間沒有基因交流。尼泊爾綿羊公羊的父系單態(tài)性可能是由于有效群體大小的急劇減少所造成的，而盤羊公羊的父系單態(tài)性形成的原因還不清楚。進(jìn)一步弄清這個(gè)問題，需要Y染色體上的更多標(biāo)記進(jìn)行研究。
　　家養(yǎng)動(dòng)物在長時(shí)間的馴化過程中，由于長期的人工選擇和自然選擇的

8、存在使得它們適應(yīng)了不同的環(huán)境，并且形成了與之相適應(yīng)的基因型和表型，這使得家養(yǎng)動(dòng)物成為了篩選選擇信號(hào)的最佳材料。尼泊爾擁有獨(dú)特的地理?xiàng)l件，北面有八座世界上最高的山，南面有Terai平原，這使得尼泊爾本地綿羊成為了研究高海拔的適應(yīng)性的最佳家養(yǎng)動(dòng)物之一。群體結(jié)構(gòu)分析表明，高海拔地區(qū)品種(Bhyanglung)擁有與西藏綿羊相似的遺傳背景;另一個(gè)高海拔地區(qū)品種(Baruwal)顯示出獨(dú)特的群體遺傳結(jié)構(gòu);而兩個(gè)低海拔地區(qū)品種（Kage和Lampu

9、chhre）與高海地區(qū)的綿羊和印度地區(qū)的綿羊之間都存在著不同程度的基因交流。為了揭示綿羊高海拔環(huán)境適應(yīng)的分子機(jī)制，我們隊(duì)對(duì)來自不同海拔地區(qū)的綿羊進(jìn)行了全基因組掃描，發(fā)現(xiàn)在四個(gè)低氧相關(guān)基因在高低海拔地區(qū)綿羊群體存在很強(qiáng)的群體分化信號(hào)，三個(gè)基因是我們新發(fā)現(xiàn)的與低氧適應(yīng)性相關(guān)的基因。其中，由于XXX-7只在上皮細(xì)胞中特異表達(dá)，且在肺部早期發(fā)育和上皮細(xì)胞發(fā)生發(fā)育中起著重要作用，表明該基因可能在綿羊高海拔適應(yīng)過程中起著重要作用。另外，我們還在高海

10、拔地區(qū)的綿羊中發(fā)現(xiàn)該基因上游發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特異突變形成了一個(gè)特異的上游調(diào)控元件。
　　就我們所知，我們的研究首次對(duì)具有潛在獨(dú)特高海拔適應(yīng)性機(jī)制的尼泊爾綿羊這一重要遺傳資源的遺傳多樣性進(jìn)行了描述。同時(shí)，我們對(duì)尼泊爾綿羊的遺傳多樣性和潛在的高海拔低氧適應(yīng)性機(jī)制提供了重要信息。本研究進(jìn)一步為研究適應(yīng)性過程的功能機(jī)制研究打開了新的視角。
　　本文從線粒體DNA，Y染色體和核基因組DNA三個(gè)不同方面，以及結(jié)合GenBank數(shù)據(jù)庫中不同品種