家驢的祖先找到了！結果你可能想不到

2020-12-09 科技日報

科技日報記者 王延斌 通訊員 張偉

家驢的起源與馴化歷史一直以來存在著爭議，一項最新的研究可望為上述爭議畫上句號。

12月9日，國際知名科學雜誌《自然》子刊《自然通訊》在線刊文顯示，中國科學家聯合國內外多家單位共同合作，成功破譯了「德州驢」基因組，獲得國際首個組裝到染色體水平的家驢基因組參考圖譜，研究成果於為馬屬動物遺傳資源保護和利用及家驢基因組育種和遺傳改良提供了重要理論支撐。山東省農科院奶牛研究中心為第一完成單位。

驢產業是我國畜牧業中的特色產業，且在世界上具有領先優勢。作為名貴中藥材「阿膠」的重要原料供體，驢在我國畜牧業中有著非同尋常的身份。作為中國五大優良驢種之一，德州驢個體大、皮厚、出膠率高，是熬製阿膠的上等原料，距今已有300多年的歷史。

為挖掘優良品種「德州驢」的遺傳資源，進一步提升遺傳資源利用水平，山東省農科院聯合東阿阿膠於2014年底聯合發起了「德州驢基因組開發及其產業化應用」項目，經過五年多不懈攻關，最終成功構建了德州驢染色體水平的高質量參考基因組圖譜。該參考基因組用到了二代測序（Hiseq sequencing）、三代測序(PacBio sequencing)和染色體構象捕獲技術(Hi-C)，其Scaffold N50達到93.37 Mb，是目前奇蹄目馬屬動物中連續性最好的參考基因組。

科技日報記者了解到，該研究團隊採集了9個國家的126頭家驢、1頭非洲野驢和6頭亞洲野驢樣品，通過全基因組重測序檢測了大量的基因組遺傳變異，為遺傳改良提供了寶貴的資源。通過系統進化分析和主成分分析，可以明確世界上所有家驢均起源於非洲野驢。種群遺傳關係分析進一步表明熱帶非洲家驢群體與非洲野驢關係更緊密，埃及家驢群體次之，表明家驢可能馴化於熱帶非洲，隨後通過埃及擴散到歐洲、中亞及東亞。

全基因組範圍的變異位點為研究家驢種群演化歷史提供了全面信息。研究團隊發現家驢在演化早期具有與非洲野驢相似的種群變化歷史，而家驢在從非洲野驢中分離出來後，不同群體間仍然具有高度相似的種群演化歷史，說明家驢的起源比較單一。父系遺傳物質和母系遺傳物質對於群體演化歷史研究具有重要的價值，研究團隊成功組裝了家驢的Y染色體並構建了家驢群體父系遺傳物質的系統進化樹，同時根據線粒體變異位點構建了母系遺傳物質的系統進化樹。發現父系和母系種群演化間存在很大差異，母系遺傳物質中除了索馬利亞野驢成分外還可能存在努比亞野驢成分，父系遺傳物質可能在馴化過程中受到人類喜好的影響只來自於少數幾個雄性個體。

我國大型優良驢品種多為深毛色，小型驢品種及野驢多為淺毛色，其背後的分子機制對於培育優良驢品種具有重要意義。SNP單倍型網絡分析表明深毛色驢由淺毛色驢馴化而來。研究團隊進一步比較了深毛色驢和淺毛色驢的基因組數據，通過基因組選擇信號分析鑑定了引起驢毛色變化的因果變異位點為TBX3基因下遊的一個1鹼基的缺失。通過基因功能實驗驗證了深毛色驢中該突變位點導致參與「TGF-β依賴的毛囊發育調控」中的關鍵轉錄因子NFIC的結合位點丟失，使得NFIC無法調控TBX3基因的表達，引起TBX3基因表達量大幅下調，進而解除了對毛囊皮層角質細胞中色素合成的抑制作用，使得毛色變深。

德州驢基因組不僅為馬屬動物的起源進化研究提供數據基礎，也為優良遺傳資源保護和利用、家驢基因組選擇育種和遺傳改良、家驢分子設計育種提供數據支撐。

編輯：張琦琪

審核：管晶晶

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