中国家驴的母系和父系起源研究

Chinese domestic donkeys are rich in resources, ecological types, which have very high meat and medicinal value. Therefore, it is important economic significance to protect and exploit these resources. The study of maternal and paternal evolutionary will provide some reference for protection of donkey resources and the breeding work. Previous study has reported the African origins of the domestic donkey using part gene sequence of mitochondria DNA. Current researches have two shortcomings: one is the matrilineal origin by using only part sequence, the other is all of studies ignore the paternal role in the process of domestication. Middle East is a domestic region for a number of animal and plant species, so the relationship between domestic donkey and Asian wild ass remains unclear. In the early stage, we have undertaken the project - the development and utilization of the donkey genome. To clarify the origin of the domestic donkey, using 39 local varieties in the world and high depth of sequencing data, we will SOAP denovo assemble complete mitochondrial genome sequence, at the same time analysis the male donkey Y chromosome male-specific regions (MSY) sequence. By comparing the genetic polymorphisms among African wild ass, Asian wild ass, and domestic donkeys of main production areas, it will reveal the contribution rate of maternal and paternal lineages in the process of domestication and obtain novel molecular markers (SNP、Indel、STR). These works will preliminary assessment of genetic diversity, genetic relationship and population differentiation. This will provide theory basis for breeds conservation and the marker-assisted selection.

中国驴品种资源丰富，生态类型多样，具有很高的肉用和药用价值。目前以线粒体部分基因序列进行遗传进化研究，发现中国家驴是由非洲野驴驯化而来，与亚洲野驴无关。现有的研究存在两点不足：一是仅用了部分序列研究母系起源，二是忽视了父系在起源驯化过程中的作用。同时亚洲野驴与中国家驴之间的关系仍不明朗。为厘清中国家驴的起源问题，拟在前期项目—驴基因组开发与利用的基础上，利用世界上39个地方品种的10倍以上的重测序数据，组装获得完整线粒体基因组序列，同时分析驴Y染色体雄性特异区（MSY）序列。通过比较非洲野驴、亚洲野驴、以及各大洲主要家驴品种的遗传多态性，揭示驴在驯化过程中母系和父系的贡献率。同时获得重要的分子标记（SNP、Indel、STR）等，从而初步评估家驴品种的遗传多样性及品种间的亲缘与分化关系，这将为开展驴的品种保护以及分子标记辅助选择工作提供依据。

驴属于奇蹄目，马科，马属动物。中国养驴历史悠久，品种资源丰富、生态类型多样。开展中国驴种的遗传多样性和系统发生关系研究，了解中国驴种的多样性及其遗传关系，对于驴品种的起源进化研究、种质资源保护以及科学开发利用都有重要的指导意义。本项目从头组装了德州乌驴完整的线粒体基因组序列，联合努比亚野驴和索马里野驴古DNA样品，国内考古发现的驴骨样品，用线粒体基因序列解释中国家驴的母系起源和驯化。系统进化树分析表明，中国家驴存在明显的两个母系起源，分别是索马里和努比亚血统；德州乌驴基因组测序组装后获得了完整了Y染色体，序列全长约12.68Mb，GC含量占39.14%，其中非重组区域（NRY）大小约为2.89Mb；分析了126头家驴基因组SNP密度，Y染色体的SNP密度明显低于常染色体的SNP密度，Y染色体多样性低的主要原因是在驯养过程中存在强烈的性别偏见，为数不多的雄性将其遗传变异贡献给了现有的基因库。为了明确中国家驴的父系起源，利用Y染色体SNP信息构建系统进化树，结果表明驴驯化过程中父系数量有限，预测的家驴的分化时间（16.3kya）显著晚于母系分支的分化时间（0.303-0.910Mya），表明父系和母系在驯化过程中有不同的群体历史。同时本研究挖掘了德州驴全基因组水平的微卫星标记（SSR）和Indel标记，筛选多态性较高的作为核心标记并设计相关引物，用于不同驴品种标记指纹鉴定。