中国牦牛的父系遗传多样性及起源研究

Yak is an important livestock living on the Qinghai-Tibet plateau and its adjacent territories.It is closely related to the life of Tibetan.At present,the genetic diversity and origin of yak is still the hotspot problem in yak science.But to the problem of paternal genetic diversity and origin of yak, little is known.In view of this, the 420 male individuals from 12 Chinese yak breeds (i.e.Jiulong yak,Maiwa yak,Tibetan alpine yak,Sibu yak,Pali yak,Qinghai platean yak,Qinghai huanhu yak,Tianzhu white yak, Gannan yak,Bazhou yak,Zhongdian yak and Datong yak) will be analyzed in this project based on the methods and techniques from PCR,STR fluorescent genotype,TA cloning and sequencing, and bioinformatics so as to explore the paternal genetic diversity and origin of Chinese yaks. We will design the new Y-STR and Y-SNP primers and single out the yak breeds that have the largger genetic difference each other for making the DNA pool, and then screen out the new polymorphic Y-chromosome-specific markers. Combined with the three previous polymorphic Y-STR markers(i.e.INRA124,INRA189 and BYM-1), we will analyze systematically the polymorphism of Y-STR and Y-SNP markers in Chinese yaks and explore the haplotypes, genetic diversity, molecular phylogeography and evolution of the Y chromosome.The aim is to indicate the levels and differences of paternal genetic diversity among and between 12 yak breeds and explore the yak's origin,possible demestication center and migration routes.The study will offer an overall assessment to Chinese yak genetic resources and provide the theoretical basis for further exploring the level of paternal genetic diversity,origin and domestication of yaks in the world and using the hybrid vigor in yak.

牦牛是青藏高原的"当家畜种"，与藏民族的生活息息相关。目前，牦牛的遗传多样性及起源研究仍然是牦牛科学研究中的热点问题，但基于父系遗传角度（即Y染色体）对该问题的研究相对较少。本项目以中国12个牦牛品种（包括11个地方品种和1个培育品种）为研究对象，利用PCR、STR荧光分型、TA克隆测序及生物信息学方法和技术，设计新的Y-STR和Y-SNP标记引物，选择遗传差异较大的牦牛品种制成DNA池，筛选出新的Y染色体多态标记，再结合前人已探明的3个牦牛特异Y-STR多态标记（即INRA124、INRA189和BYM-1），系统地分析中国牦牛品种的Y-STR、Y-SNP多态性，探究其Y染色体单倍型、遗传多样性、分子系统地理学与分子进化特征，揭示中国牦牛的父系遗传多样性水平、父系起源、可能的驯化中心及迁徙路线等问题。研究将为整体评估中国牦牛的遗传资源状况、开展品种培育和杂交优势利用等实践奠定理论基础。

牦牛是一个生活在青藏高原及其毗邻的高山、亚高山地区的牛种。当前，牦牛的遗传多样性及起源研究多集中于核基因组和线粒体基因组的遗传变异分析，而有关其父系遗传（即Y染色体）的研究相对较少。本研究通过挖掘牦牛Y染色体特异多态标记，系统地对野牦牛及14 个中国家牦牛品种/群体（包括11 个地方品种、1 个培育品种和2个群体）共690个个体进行了Y 染色体单倍型/单倍型组、遗传多样性、分化、分子变异和系统发育分析，结果表明：1）牦牛Y染色体变异较为丰富。共筛选出牦牛新的Y染色体多态标记6个，确定了14种单倍型和2个单倍型组（即Y1和Y2）；2）家、野牦牛的父系遗传性较为丰富。牦牛总的单倍型多样度较高，但野牦牛的多样性水平（Hd=0.8214±0.1007）比家牦牛更高（Hd=0.6946±0.0143）。在家牦牛品种/群体中，巴州牦牛的父系遗传多样性最高（Hd=0.7273±0.0667），帕里牦牛的遗传多样性最低（Hd=0.1174±0.0732）。就分布省/区地理区域看，遗传多样性由大到小依次为新疆、甘肃、四川、西藏、青海和云南，其中青海、甘肃、四川、西藏、新疆和云南各拥有12、6、6、5、7和2种单倍型。共检测到6种特有单倍型，其中青海拥有4种，甘肃和四川各拥有1种；3）家牦牛品种/群体间分化程度较低，而野牦牛与家牦牛间的分化也较小。在家牦牛品种/群体中，帕里牦牛和帕米尔牦牛与其他所有牦牛品种/群体间分化最为明显 (P＜0.05)。帕里牦牛与其他牦牛品种/群体间分化程度最大，而巴州牦牛与其他牦牛品种/群体间分化最小；4）分子变异（AMOVA）分析表明家牦牛品种/群体间分布无明显的谱系地理结构，其70.29%的变异来自于品种/群体内，22.77%的变异来自于品种/群体间，而省/区间的差异产生的变异只占总变异成分的6.95%；5）系统发育分析表明牦牛由2个父系支系组成，可能有2个父系起源。研究结果将为整体评估牦牛父系遗传多样性、分化、起源和系统发育关系，开展品种培育和杂交优势利用等实践提供基础材料和洞察。