“科技战疫 创新强国”两周一展科普专栏—我国水牛产业发展现状及思考

2020年08月22日 19:21  点击:[]

    在我国绵延五千年的农耕文明中,水牛在长江流域以南的稻作区一直扮演着农耕(稻田犁耙和运输)动力提供者的主要角色。那水牛是如何驯化的呢?

 全世界家养化水牛分为沼泽型水牛和河流型水牛,主要分布在亚洲。亚洲水牛以孟加拉河为线,以东为沼泽型水牛,以西为河流型水牛。沼泽型水牛性格温顺、耐力强,是传统农业水稻耕种的主要劳动力;河流型水牛体格大、产奶量高,主要作为肉牛和牛乳等优质动物蛋白用途。

刘庆友研究员作为通讯作者在National Science Review发表了题为“Understanding divergent domestication traits from the whole genome sequencing of swamp and river buffalo populations” 的研究论文,从基因组水平回答了水牛驯化起源的几个重要问题。

研究综合应用三代测序的PacBio数据、二代测序的Illumina数据和三维基因组Hi-C数据,对沼泽型和河流型水牛分别进行全基因组测序和组装,获得沼泽型水牛2.62GbScaffolds N50=117.3Mb24对染色体,19,279个基因)和河流型水牛2.65GbScaffolds N50=116.1Mb25对染色体,20,202个基因)的高质量染色体级别参考基因组。研究还对中国、印度、巴基斯坦、越南和意大利等15个国家28个采样点共230头水牛进行了基因组重测序。基于基因组单拷贝基因序列变异绘制的系统发育树的分析表明,沼泽型水牛和河流型水牛的分化时间约在1.1-3.5百万年(Mya);发现沼泽型水牛和河流型水牛有超过3000万个SNPs,其遗传多态性远远超过黄牛。

本研究在沼泽型水牛与河流型水牛基因组中挖掘了一批受到选择的基因。例如,沼泽型水牛的AMD1基因发生明显扩张,AMD1基因编码了多胺合成代谢中的关键酶,而多胺在肌肉生长中的作用至关重要,可能与沼泽型水牛具有惊人力量相关。同时,沼泽型水牛Hippo信号通路最为富集,其中的许多基因参与肌肉生成以及肌肉类型转换(比如TEAD1),这些基因的选择可能与沼泽型水牛作为役用动物长时间高强度的田间劳动有关。与淀粉消化的基因(比如AMY2BSI)同样在沼泽型水牛中受到选择。

作为乳肉役兼用的河流型水牛型,则具有牛乳优质(物质高达21.75%,乳蛋白达5.26%,乳脂率最高可达10.80%,是优质奶酪的主要原料)的特点。其特有的受选择基因集合中有许多与生长和产奶的相关基因,比如ESR1IGF2BP2METTL17RNASE2RNASE4INSRBRCA1等。

研究发现的沼泽型水牛和河流型水牛丰富的遗传多样性,表明水牛亚种间杂交育种具有强大潜力。同时,重要性状基因调控机制的阐明,为培育温顺、生长速度快、产奶量高、抗病力强且耐粗饲的理想的乳肉役兼用型中国水牛新品种提供了理论指导。

 

报告视频链接:

http://wx.vzan.com/live/LiveIntroduce-82248441?shareuid=43153300&sharetstamp=1597999008881

 

 

报告人简介

刘庆友,研究员,广西大学动物科学技术学院博士生导师,亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室固定人员。

2007年博士毕业于中科院基因组所,2011年晋升研究员,2013年获批博士生导师,2017年获聘国家农业基因组科技创新联盟理事,2018年入选广西高校卓越学者,2019年第五届全国畜牧学科高峰论坛副秘书长。主持国家自然基金课题3项,863子课题1项,广西重点研发课题2项。构建获得中国沼泽型水牛和印度河流型摩拉水牛染色体级参考基因组,并对15个国家30个地方水牛品系进行群体基因组重测序,获得了丰富的遗传多态性数据集,并发掘了影响水牛性格温顺、役用力气大、产奶性状、抗热应激等重要性状的受选择基因。

相关研究在国内外重要学术期刊发表论文130余篇,其中SCI收录60余篇,包括知名期刊《National science review》《 Journal of nanobiotechnology》《J. Cell. Physiol.》《Frontiers in Genetics》《theriogenology》《Journal of dairy science》等,授权发明专利2项,获广西自然科学进步一等奖1 (排名第3)。

 



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