牦牛基因組研究成果揭示高原適應的遺傳學機制

　　由蘭州大學主導、深圳華大基因研究院以及中科院昆明動物所等多家單位聯合完成的牦牛基因組研究成果于7月1日在國際著名雜志《自然-遺傳學》(Nature Genetics)上在線發表(http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.2343.html)。與此同時，《科學》(Science)雜志以“What gets yak high”為題進行了在線評論(http://news.sciencemag.org/sciencenow/2012/07/scienceshot-what-gets-yaks-high.html?rss=1)。在此項研究中，科研人員對牦牛進行了全基因組測序及相關的生物信息學分析，發現了其與高原適應性相關的重要遺傳機制。

　　牦牛(B. grunniens)被稱作“高原之舟”，是青藏高原等高海拔地區所特有的牛種。約有1400萬牦牛為西藏等高海拔地區的游牧民族提供了肉、奶、畜力、交通工具等基本的生產生活資料。經過長期的自然選擇，牦牛已經獲得了能夠適應高原環境的解剖學和生理學性狀，如心肺發達、沒有肺動脈高壓、覓食能力強和能量代謝高等。

　　在本研究中，科研人員采用全基因組鳥槍法策略，對樣品分別構建從200bp到20kb不等的不同插入片段長度的文庫，進行雙末端測序，后采用自主研發的SOAPdenovo軟件進行組裝，構建出牦牛全基因組序列圖譜，得到的基因組大小約為2.66Gb。此外，研究人員還對牦牛心臟、肝臟、腦、胃和肺的部分樣品進行了轉錄組測序。

　　結合測序組裝結果、基因預測模型以及序列同源信息，研究人員成功預測出22,282個蛋白編碼基因，同時在牦牛基因組中檢測出220萬個SNP位點。此后研究人員將其與其他物種進行比較，進行基因家族分析，發現有362個基因家族是牦牛與普通牛之間共有而在人和犬中不存在的，另有100個基因家族是牦牛所特有的。更重要的是，與低海拔生活的牛基因組比較，研究人員發現了牦牛3個與高海拔低氧環境相適應的基因發生了適應性進化，這些變化有助于牦牛調整自身狀況，以應對低氧或缺氧的情況;另有5個發生了適應性進化的基因有助于牦牛從高原稀少的食物中充分獲取能量。同時，還發現了一些與嗅覺、防御和免疫相關的基因也發生了重要選擇性變異。這些新發現對高海拔地區動物的遺傳適應性做出了很好的闡釋。

　　研究人員指出，這項研究不僅揭示了高海拔地區動物重要生理性狀背后的遺傳特征，也將有助于進一步揭示人類所出現的各種高原不適癥，促進對缺氧相關疾病的認識、預防和治療。此外，還將有助于提高高海拔地區重要經濟動物的產奶、產肉性能。