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西农动科学院羊遗传改良与生物育种创新团队揭示复杂结构变异对藏绵羊高原适应的贡献
2024年4月2日，西北农林科技大学动物科技学院羊遗传改良与生物育种创新团队联合国内外多家单位在 Genomics, Proteomics & Bioinformatics 期刊发表了题为“Multi-omic Analyses Shed Light on The Genetic Control of High-altitude Adaptation in Sheep”的研究论文，揭示了结构变异在藏绵羊高原适应中发挥着重要作用。
绵羊在新月沃地被驯化后随着人类迁徙扩散到全球各地，在此过程中适应了不同地域的环境条件。根据前期考古及古代DNA证据，青藏高原迟至3000-5000年前才出现家养绵羊的饲养。为探索与藏羊高海拔适应相关的分子遗传学机制，本研究利用了60个分布在不同海拔区域的994个绵羊的全基因组二代测序数据，13个绵羊品种的三代（PacBio HiFi）测序数据，以及来自高低海拔分布的12个不同绵羊组织的96个转录本数据。结合PacBio HiFi数据发现在前期已报道的在全基因组水平最为显著的β-珠蛋白（ HBB ）位点存在一个复杂的结构变异，其中藏羊主要为单倍型A，而低海拔羊则以单倍型B为主。单倍型A携带了两个同源基因簇：(i) HBE1 ， HBE2 ， HBB-like 和 HBBC ；(ii) HBE1-like ， HBE2-like ， HBB-like 和 HBB ；而单倍型B仅有第二个基因簇。进一步利用血红蛋白携氧试验证明，A单倍型绵羊比B单倍型绵羊具有更强的血液血红蛋白氧气亲和力。此外，还发现了全基因组水平排序第二的受选择基因 EGLN1 ，该基因在高低海拔绵羊组织中表现出显著的表达差异，表明它在藏羊适应高海拔环境中发挥了关键作用。 EGLN1 基因已被报道与人、牛和鸭的高海拔适应相关，这表明 EGLN1 在不同物种高原环境适应过程中存在趋同进化特征。
本研究通过精细化的基因组图谱揭示了基因组上的复杂结构变异在绵羊适应极端环境中的作用，进一步表明有利等位基因的快速适应性进化在促进家畜环境适应性中发挥了重要作用，为家畜多样性的解析和遗传改良提供了参考。
β-珠蛋白（ HBB ）位点结构变异对绵羊高原适应的贡献
西北农林科大学与苏黎世联邦理工学院联合培养博士生李超、西农博士生陈炳春，西藏自治区农牧科学院索朗达副研究员、兰州交通大学蒲鹏老师为该论文第一作者。西农动科学院羊遗传改良与生物育种创新团队王小龙教授、苏黎世联邦理工学院Hubert Pausch教授、新疆农垦科学院周平研究员为该文通讯作者。国际家畜研究所、陕西师范大学、北京动物园等单位相关专家参加了本研究。西农动科学院姜雨教授团队及学校高性能计算平台对本研究提供了大力支持。本研究得到了西藏重点研发计划、国家绒毛用羊产业技术体系、国家自然科学基金等项目的支持。
文章链接：https://academic.oup.com/gpb/advance-article/doi/10.1093/gpbjnl/qzae030/7639390?searchresult=1