由中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所,、深圳華大基因研究院等單位合作完成的全球首個(gè)山羊全基因組圖譜,，24日在《自然·生物技術(shù)》雜志在線發(fā)表。
深圳華大基因副院長,、該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人徐訊介紹說,，在本研究中，科研人員對(duì)一只雌性云南黑山羊進(jìn)行了全基因組測(cè)序,。研究人員發(fā)現(xiàn)山羊與牛的親緣關(guān)系較近，二者大約在2300萬年前分化,。此外,，山羊基因組中約有44個(gè)基因受到正選擇，其中7個(gè)與免疫相關(guān),，這與在?；蚪M中是一致的；另外還有3個(gè)垂體功能相關(guān)的基因發(fā)生快速進(jìn)化,，這可能與產(chǎn)奶量,、胚胎發(fā)育速度以及羊毛變化等相關(guān)。
本研究通過結(jié)合第二代測(cè)序技術(shù)與全基因組酶切圖譜技術(shù)完成的山羊基因組圖譜,，為分子標(biāo)記輔助山羊育種奠定了基礎(chǔ),，將促進(jìn)反芻類的比較基因組學(xué)的研究。對(duì)絨山羊初級(jí)毛囊和次級(jí)毛囊轉(zhuǎn)錄組的比較分析,，將為絨山羊羊絨品質(zhì)的改良提供新方向,。
他說，本研究采用新一代測(cè)序技術(shù)(NGS)與全基因組酶切圖譜(Whole-genomemapping)技術(shù)相結(jié)合的方法,，成功克服了山羊基因組的組裝難題,，提供了首個(gè)小型反芻動(dòng)物參考基因組，將有助于進(jìn)一步研究反芻動(dòng)物與非反芻動(dòng)物之間的區(qū)別,，并為大的復(fù)雜基因組的組裝工作提供了新思路,。
山羊是最早被人類馴化的動(dòng)物之一。已有證據(jù)表明，山羊最早起源于中亞細(xì)亞一帶的角羊,，目前在全球范圍內(nèi)尤其是中國,、印度及其他發(fā)展中國家被廣泛飼養(yǎng)。從人類文明起始,，山羊便為人類提供肉,、奶、皮,、毛等，逐漸成為農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱,。此外,，山羊現(xiàn)在還可作為生物醫(yī)學(xué)研究的模型，用于復(fù)雜性狀的遺傳學(xué)基礎(chǔ)研究,。
中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)深圳12月24日訊(記者楊陽騰 李小芳)12月24日,，由中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所、深圳華大基因研究院等單位合作完成的首個(gè)山羊全基因組圖譜在《自然·生物技術(shù)》(NatureBiotechnology)雜志在線發(fā)表,。本研究采用新一代測(cè)序技術(shù)(NGS)與全基因組酶切圖譜(Whole-genomemapping)技術(shù)相結(jié)合的方法成功克服了山羊基因組的組裝難題,，提供了首個(gè)小型反芻動(dòng)物參考基因組，將有助于進(jìn)一步研究反芻動(dòng)物與非反芻動(dòng)物之間的區(qū)別,，并為大的復(fù)雜基因組的組裝工作提供了新思路,。
山羊是最早被人類馴化的動(dòng)物之一。已有證據(jù)表明,，山羊最早起源于中亞細(xì)亞一帶的角羊,，目前在全球范圍內(nèi)尤其是中國、印度及其他發(fā)展中國家被廣泛飼養(yǎng),。從人類文明起始,，山羊便為人類提供肉、奶,、皮,、毛等，逐漸成為農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱,。此外,，山羊現(xiàn)在還可作為生物醫(yī)學(xué)研究的模型，用于復(fù)雜性狀的遺傳學(xué)基礎(chǔ)研究,。盡管其重要性如此之高,，由于缺乏參考基因組，目前對(duì)山羊的遺傳育種研究還略顯滯后,，而山羊基因組測(cè)序?qū)τ谶z傳標(biāo)記輔助育種,、改善山羊的經(jīng)濟(jì)性狀具有重要作用,。
在本研究中，科研人員對(duì)一只雌性云南黑山羊進(jìn)行了全基因組測(cè)序,。雖然目前的測(cè)序技術(shù)已十分成熟,，但將短序列組裝并定位到染色體上并非易事。研究人員在此采用全基因組酶切圖譜技術(shù)作為傳統(tǒng)組裝方法的輔助手段對(duì)山羊基因組進(jìn)行了組裝拼接,，得到超長scaffold,，然后再利用山羊與牛的保守共線性關(guān)系，將其定位到染色體上,。轉(zhuǎn)座子是哺乳動(dòng)物基因組中的重要組成部分,，在基因組和基因進(jìn)化中可發(fā)揮很大作用。研究人員發(fā)現(xiàn),，山羊基因組中的轉(zhuǎn)座子與牛的類似,，都包含大量的反芻動(dòng)物特異性重復(fù)序列，但是在牛的基因組中SINE-BovA類型轉(zhuǎn)座子居多,，而在山羊中SINE-tRNA轉(zhuǎn)座子顯著較多,。通過進(jìn)一步對(duì)山羊基因組中各種類型的轉(zhuǎn)座子分化程度進(jìn)行分析，研究人員發(fā)現(xiàn)其中很少有較近時(shí)期分化的轉(zhuǎn)座子,。
基因注釋后,，通過比較基因組分析,，研究人員發(fā)現(xiàn)山羊與牛的親緣關(guān)系較近,，二者大約在2300萬年前分化。此外,，山羊基因組中約有44個(gè)基因受到正選擇，其中7個(gè)與免疫相關(guān),，這與在?；蚪M中是一致的；另外還有3個(gè)垂體功能相關(guān)的基因發(fā)生快速進(jìn)化,，這可能與產(chǎn)奶量、胚胎發(fā)育速度以及羊毛變化等相關(guān),。隨后,，研究人員進(jìn)一步分析了山羊基因家族擴(kuò)張與收縮情況,。他們發(fā)現(xiàn)3個(gè)與味覺受體相關(guān)的基因亞家族發(fā)生擴(kuò)張,，而僅有1個(gè)亞家族收縮，推測(cè)這可能與山羊的覓食能力相關(guān),；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)鐵蛋白重鏈多肽-1基因(FTH1)擴(kuò)張至人類的7倍,、牛的2倍,，并推測(cè)這可能與山羊強(qiáng)大的解毒及覓食能力相關(guān)。因?yàn)殍F蛋白在鐵離子螯合,、解毒和貯存中發(fā)揮著重要作用。
主要組織相容性復(fù)合體(MHC)決定著動(dòng)物的免疫排斥反應(yīng),，同時(shí)也與動(dòng)物的抗病能力有較強(qiáng)的相關(guān)性,。研究人員還對(duì)山羊的MHC進(jìn)行了研究,。他們發(fā)現(xiàn)山羊MHC位于23號(hào)染色體,，由兩個(gè)區(qū)域組成，大小分別為2.25Mb和360Kb,，其中包含160個(gè)蛋白編碼基因,。山羊MHC的詳細(xì)信息，將對(duì)山羊的免疫和接種具有重要價(jià)值,。
哺乳動(dòng)物的毛發(fā)是由皮膚毛囊生成的高度角質(zhì)化的組織,，有兩種不同類型的毛囊，初級(jí)毛囊存在于所有哺乳動(dòng)物中僅產(chǎn)生被毛,，而次級(jí)毛囊則存在于山羊等動(dòng)物中產(chǎn)生羊絨和細(xì)羊絨,，而羊絨纖維主要從絨山羊獲得。雖然中國具有悠久的羊絨生產(chǎn)歷史,，并且是全球最大的羊絨生產(chǎn)國,，但是對(duì)于羊絨形成和發(fā)育的分子機(jī)制卻知之甚少。
在本研究中,，研究人員對(duì)初級(jí)毛囊和次級(jí)毛囊進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組研究,，以鑒定不同毛囊中的分子變化。通過一系列的分析,，發(fā)現(xiàn)其中有2個(gè)角蛋白基因和10個(gè)角蛋白輔助蛋白基因在所有樣本的初級(jí)毛囊和次級(jí)毛囊中存在基因表達(dá)差異,，并可在次級(jí)毛囊中高度表達(dá)，這表明角蛋白及角蛋白輔助蛋白基因在羊絨纖維結(jié)構(gòu)中起著重要作用,。角蛋白輔助蛋白可分為三大類：高硫角蛋白輔助蛋白,、超高硫角蛋白輔助蛋白和高甘氨酸酪氨酸蛋白。在初級(jí)毛囊和次級(jí)毛囊中差異表達(dá)的都是超高硫角蛋白輔助蛋白基因,，表明超高硫角蛋白輔助蛋白對(duì)羊絨的形成也很重要,。其他在次級(jí)毛囊中上調(diào)的基因還包括：促進(jìn)羊絨生長中期轉(zhuǎn)化的纖維母細(xì)胞生長因子21基因，在Wnt通路中調(diào)節(jié)β-catenin功能,、促進(jìn)毛囊發(fā)育的酪蛋白激酶Iε基因,。
次級(jí)毛囊中下調(diào)基因主要是兩種氨基酸生物合成酶——天冬氨酰合成酶和磷酸絲氨酸轉(zhuǎn)氨酶，二者分別在天冬酰胺和絲氨酸合成中發(fā)揮重要作用,，因此這兩種氨基酸在初級(jí)毛囊的發(fā)育中更具意義,。其他下調(diào)基因還有縫隙連接α-1蛋白和橋粒芯蛋白,，二者分別在毛囊細(xì)胞細(xì)胞通訊和毛囊形態(tài)發(fā)生中具有重要作用；異戊二烯基二磷酸δ-異構(gòu)酶和細(xì)胞視黃酸結(jié)合蛋白則與視黃酸合成相關(guān),，能夠調(diào)節(jié)毛發(fā)生長和毛發(fā)循環(huán),。
華大基因副院長、該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人徐訊表示,，“通過結(jié)合第二代測(cè)序技術(shù)與全基因組酶切圖譜技術(shù)完成的山羊基因組圖譜，為分子標(biāo)記輔助山羊育種奠定了基礎(chǔ),，將促進(jìn)反芻類的比較基因組學(xué)的研究,。對(duì)絨山羊初級(jí)毛囊和次級(jí)毛囊轉(zhuǎn)錄組的比較分析，將為絨山羊羊絨品質(zhì)的改良提供新方向,。”（生物谷Bioon.com）
