牦牛Myf-5基因的克隆测序及其系统进化研究

本研究对牦牛(九龙牦牛)的生肌决定因子5(Myf-5)基因进行了T-A克隆测序和分析,并与多个物种的相应基因编码区核苷酸序列、氨基酸序列进行了比对分析,构建了物种间的系统进化树.结果 表明:①牦牛的Myf-5基因大小为3313 bp,由3个外显子和2个内含子组成,与普通牛等9个物种比较,在基因大小上有较大的差异,但外显子和内含子的组成一致.②牦牛、大额牛、瘤牛、水牛、普通牛、人、恒河猴、黑猩猩、狗、家鼠、软体贝壳、鸡、斑马鱼等物种间Myf-5基因编码区的核苷酸序列同源性较高,其中,牦牛、大额牛、瘤牛、水牛、普通牛间的同源性最高,达98.4%以上,说明Myf-5基因编码区核苷酸序列在动物物种间具有较高的保守性.③牦牛、大额牛、瘤牛、水牛、普通牛、黑猩猩、恒河猴、人、狗、家鼠、软体贝壳、鸡、斑马鱼等物种间Myf-5基因编码蛋白的氨基酸序列具有较高的同源性,保守性强,这一结果与编码区核苷酸序列的比对结果基本一致.④根据核苷酸序列,用NJ法构建的牦牛、大额牛、瘤牛、水牛、普通牛、人、恒河猴、黑猩猩、狗、家鼠、软体贝壳、鸡、斑马鱼等13个物种的分子系统进化树显示:牦牛、普通牛、瘤牛、水牛和大额牛在较近的亲缘关系下聚为一大类,人、黑猩猩和恒河猴聚为另一大类,然后这两类再和其他物种相聚.这一分类结果与各物种的动物学分类结果和血液蛋白、mtDNA水平上的聚类结果基本一致,支持牦牛、普通牛和瘤牛3个物种间不应该是属间或亚属间关系,而应是同一属下的不同种,将牦牛、普通牛和瘤牛划分在同一个属--牛属(Bos),而将水牛划分在另一个单独的属的观点.同时也显示该基因序列适合用于动物学分类.     

牛科动物HSL基因序列分析及其分子进化研究

在对牛科中4种动物即牦牛、瘤牛、普通牛和水牛HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列进行测定的基础上,与Gen-Bank中其他物种相应基因核苷酸序列、氨基酸序列进行了比对分析,并构建了牦牛与其他物种间分子系统进化树。结果表明:牦牛与普通牛、瘤牛、水牛、猪、人、小鼠、大鼠7个物种HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列间保守性较高,同源性大小依次为99.8%、99.6%、97.4%、90.6%、88.4%、83.5%、82.3%。相应氨基酸序列间保守性更高,同源性分别为100%、100%、98.2%、94.0%、92.2%、89.8%、89.8%。牦牛与各物种该基因部分核苷酸序列间碱基变异类型主要表现为碱基转换和颠换,无碱基插入和缺失发生,碱基转换的频率高于颠换的频率;在核苷酸水平上的多数碱基替换都是同义替换;序列间单碱基变异位点大多出现在同一位点,多发生在密码子第3位,其次是第1位,最少发生在第2位,符合分子进化的中性学说。HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列进行多序列对位排列构建的各物种间分子系统进化树结果表明,普通牛和瘤牛首先聚为一类,再分别与牦牛、水牛、猪、人聚类,最后与大鼠、小鼠聚为一类。该聚类结果与动物学上的分类结果一致,表明HSL基因外显子Ⅰ部分核苷酸序列适合于构建物种间分子系统进化树。研究表明,牦牛、普通牛和瘤牛3个物种间的遗传距离大小相近,牦牛和水牛间的遗传距离与普通牛、瘤牛和水牛间的遗传距离大小相当。牦牛、普通牛和瘤牛3个物种间的遗传距离远小于它们各自与水牛这一物种的遗传距离,它们三者之间的亲缘关系也相对于它们各自与水牛间的亲缘关系都较近,故将牦牛、普通牛和瘤牛划分在同一个属——牛属(Bos)更为合理。     

水牛、大额牛和牦牛抑制素α亚基编码基因外显子1多态性分析

为了揭示牛科物种INHA基因的遗传特征,该文采用PCR产物直接测序法对水牛、大额牛和牦牛INHA基因外显子1及其侧翼序列进行多态性检测,并结合已发表的包括牛科物种在内的一些哺乳动物数据进行了比较分析。结果表明,在水牛INHA基因外显子1中存在c.73C>A替换,为同义替换,河流型和沼泽型水牛编码产物一致;在大额牛的INHA基因外显子1中发现c.62C>T、c.187G>A替换,分别引起INHA中氨基酸发生p.P21L、p.V63M改变,两者均为相同性质氨基酸的替换;在牦牛中发现c.62C>T、c.129A>G替换,前者也引起编码氨基酸发生p.P21L替换,后者为同义替换。在INHA基因5’侧翼区所测出的序列中,水牛、大额牛和牦牛等物种内均未发现SNP位点,但在种间发现存在c.-6T>G的替换,大额牛、牦牛和普通牛均为c.-6G,而水牛为c.-6T。在INHA基因内含子中,水牛的第31～36位核苷酸处发现有6个碱基的缺失,即c.262+31₂62+36delTCTGAC;该位点在河流型水牛中野生型（+/+）占主体,而在沼泽型水牛中则缺失型（-/-）占主体。在大额牛、牦牛和普通牛等其它牛科物种的内含子中均未发现该缺失,但与水牛相比,大额牛、牦牛和普通牛内含子中发现缺失c.262+78₂62+79delTG。序列比对显示,INHA基因外显子1序列中c.43A和c.67G为水牛中所特有,而c.173A和c.255G为大额牛、牦牛和普通牛所共有,c.24C、c.47G、c.174T和c.206T为山羊所特有。大额牛、牦牛和普通牛间INHA基因外显子1序列差异较小,而山羊和水牛与它们间的差异相对较大。     

以Cytb基因部分序列分析大额牛系统地位及其种群现状

对12头大额牛Cytb基因部分序列447bp进行分析,共发现33个变异位点,定义了4种单倍型;结合GenBank中牛属普通牛、瘤牛、牦牛和印度褐牛4个近缘种的Cytb基因同源区序列进行分析,以水牛作为外群,分别采用邻接(NJ)法和最大简约(MP)法构建分子系统发育树,得到基本一致的拓扑结构,结果表明大额牛是独立于普通牛、瘤牛和印度褐牛之外的Bos属的一个独立的种。同时还指出目前我国有相当比例的大额牛受到外来物种的入侵,我国的大额牛保护工作正面临非常严峻的考验。     

国内信息

中国牦牛生长激素基因测序与多态性的研究成果西南民族学院生命科学技术学院研究人员欧江、钟金城和赵益新等研究了中国牦牛生长激素基因的这一课题。他们采用了PCR产物直接测序法 ,获得了牦牛生长激素基因 (GH基因 ) 891bp序列。他们用Gen Bank中的Blastn软件进行序列比较分析 ,结果表明 ,牦牛GH基因与普通牛GH基因的同源性为 98% ,它与水牛、山羊、绵羊的同源性分别为 96 %、94 %、93% ;用 5种反刍家畜NJ法构建的分子系统树显示出牦牛的亲缘关系与普通牛的关系最近 ,其次与水牛的也近 ,但与山羊、绵羊的亲缘关系较远 ,说明中国牦牛…     

依据乳蛋白基因序列构建反刍动物种系发生树的研究

依据牛的４种乳蛋白（α－乳清蛋白、β－乳球蛋白、β－和К－酪蛋白）基因已知序列设计引物,用ＰＣＲ的方法扩培并生测定了牦牛α－乳清蛋白全序列（２９９９ｂｐ）,水牛的α－乳清蛋白基因全序列（２７８４ｂｐ）,东北马６鹿的α－乳清蛋白基因部分序列（１５８２ｂｐ）,β－酪蛋白基因的５’侧翼序列（９８７ｂｐ）和第４￣第９外显子区序列（１０９０ｂｐ）、β－乳球蛋白５’侧翼序列（２１６７ｂｐ）,３’端侧翼序列（１     

从细胞色素b基因全序列探讨大额牛的分子系统发生

大额牛是一种半野生半家养的珍稀牛种, 有关其起源和系统地位一直存在争议。通过PCR扩增、测序等步骤共获得了11头大额牛细胞色素b(Cyt b)基因全序列(1 140 bp)。应用分析软件, 对大额牛11条Cyt b序列进行了分析, 并结合GenBank中牛属动物6个近缘种的同源序列, 以亚洲水牛(Bubalus bubalis)为外群, 分别采用邻接法(NJ)和最大简约法(MP)构建了牛属动物分子系统发育树。序列分析结果表明, 11条大额牛Cyt b序列1 140位点中, 共发现95个变异位点(占分析位点总数的8.33 %), 定义了6种单倍型, 表明大额牛群体的Cyt b基因遗传多态性比较丰富。构建的NJ和MP分子系统树均显示, 大额牛研究群体明显分为3支, 第1支与普通牛(Bos taurus)相聚, 第2支与瘤牛(Bos indicus)相聚, 第3支与印度野牛(Bos gaurus)相聚。系统发育分析表明, 大额牛很可能是印度野牛的家养型或驯化种, 我国大额牛群体可能曾受到其他牛种血缘的入侵。     

牦牛MC4R基因及其蛋白结构预测分析

根据普通牛MC4R基因序列设计同源引物,扩增克隆牦牛MC4R基因,对牦牛与普通牛MC4R基因及其蛋白结构进行生物信息学分析。与普通牛MC4R基因相比,牦牛在该基因存在5个多态位点,其中3个在密码子第3位,2个位点在密码子第1位;4个牦牛个体中有1个与其他个体存在2个变异位点且在密码子第3位;牦牛与普通牛在MC4R蛋白2个氨基酸的差异只引起两物种MC4R蛋白二级结构组分的细微差异。MC4R蛋白在牦牛和普通牛之间保守性较强,MC4R基因可能在哺乳类数百万年的进化历程中受到较强的进化抑制或净化进化。为研究MC4R基因在牦牛食欲控制、体重调节、脂肪沉积和能量平衡调节等方面提供基础资料。     

牦牛α-乳清蛋白基因的克隆与序列分析

根据奶牛α－乳清蛋白基因序列设计引物,用PCR方法扩增并克隆了牦牛（Poephagens grunnieus）α－乳清蛋白基因的全序列。结果表明,在671－2689bp之间,共有4个外显子和3个内含子,牦牛α－乳清蛋白基因共编码142个氨基酸,其中第1－19氨基酸之间的短肽为信号肽序列。牦牛的α－乳清蛋白基因有较高水平的表达可能与基因内非编码序列碱基突变引起的回文结构消失有关。该基因5′侧翼序列在结构上牦牛和牛基本相同,只有MGF因子识别位点稍有差别。且牦牛的该序列更符合Groenen等1994年总结的该因子识别位点的模式序列,因此牦牛的该基因5′调控区可能更适于进行组织特异性表达的转基因动物的制作研究。     

中国部分地方黄牛品种线粒体D-loop区的遗传变异与进化分析

测定了13个黄牛品种125个个体的线粒体D-loop区段的全序列,包括12个中国地方黄牛品种的123个个体和德国黄牛2个个体,并进行了分析。结果显示,共检测到93个变异位点,57个单倍型,平均核苷酸差异(average number ofnucleotide differences,k)为22.708,核苷酸多样度(nucleotide diversity,π)为0.0251±0.00479,单倍型多样度(haplotypediversity,Hd)为0.888±0.026,表明我国黄牛品种遗传多样性非常丰富。构建的Neighbor-Joining进化树显示这13个品种主要分成两大类型:普通牛和瘤牛;新发现的特殊类型Ⅲ只有一个西藏阿沛甲咂牛的个体,它与牦牛D-loop序列最相近,证明西藏地区的黄牛与牦牛之间存在基因渗入现象。普通牛和瘤牛在日喀则驼峰牛中占的比例分别是64.3%和35.7%,在阿沛甲咂牛中占的比例分别是50.0%和50.0%,证明了西藏的黄牛也有瘤牛类型。云南牛品种的单倍型非常丰富证明了云南在中国黄牛起源上的重要地位;在27个中国黄牛品种中(本研究11个品种以及GenBank上的16个品种)找到了中国瘤牛的核心单倍型i1,并且对它进行了讨论。同时证明了西藏瘤牛独立于中国瘤牛核心类群的特殊性。     

Mitochondrial DNA variation in cattle of South China: origin and introgression

Ten restriction endonucleases were used to investigate the mitochondrial DNA restriction fragment length polymorphism (mtDNA RFLP) of 11 native cattle breeds and one cultivated cattle breed in South China. Twenty-three restriction morphs were detected, which can be sorted into five haplotypes. A phylogenetic tree of the haplotypes was constructed by using the 'upgMa' method. Our study showed that haplotype I and II are identical to the zebu (Bos indicus) and taurine (Bos taurus) haplotypes, respectively. Zebu and taurine were the two major origins of cattle populations in South China, and the zebu probably had more influence on the native cattle population than taurine did. Haplotype III is identical to haplotype I of yak (Bos grunniens), which was only detected in the Diqing cattle breed. Haplotype IV was detected for the first time. This haplotype, found only in Dehong cattle, might be from an independent domestication event, probably from another Bos indicus population. Divergence of haplotypes I and IV occurred about 268,000-535,000 years ago, much earlier than the 10,000-year history of cattle husbandry. Our results also suggest a secondary introgession of mtDNA from yak to Diqing cattle.     

Independent mitochondrial origin and historical genetic differentiation in North Eastern Asian cattle

In order to clarify the origin and genetic diversity of cattle in North Eastern Asia, this study examined mitochondrial displacement loop sequence variation and frequencies of Bos taurus and Bos indicus Y chromosome haplotypes in Japanese, Mongolian, and Korean native cattle. In mitochondrial analyses, 20% of Mongolian cattle carried B. indicus mitochondrial haplotypes, but Japanese and Korean cattle carried only B. taurus haplotypes. In contrast, all samples revealed B. taurus Y chromosome haplotypes. This may be due to the import of zebu and other cattle during the Mongol Empire era with subsequent crossing with native taurine cattle. B. taurus mtDNA sequences fall into several geographically distributed haplogroups and one of these, termed here T4, is described in each of the test samples, but has not been observed in Near Eastern, European or African cattle. This may have been locally domesticated from an East Eurasian strain of Bos primigenius.     

A partial african ancestry for the creole cattle populations of the Caribbean

Seventy-eight cattle samples from three Creole Caribbean islands and one Brazilian breed were analyzed for sequence variation in the hypervariable segment of the mitochondrial DNA control region. Seventy-three samples displayed Bos taurus haplotypes, and five samples exhibited haplotypes that were of Bos indicus ancestry. Phylogenetic analysis revealed that all sampled B. taurus sequences fell into two distinct clusters with separate African and European origins. European sequences were encountered in each population; however, the distribution of African haplotypes was uneven, with the highest proportion of African influence found in the Guadeloupe Creole. The reduced levels of African haplotypic variation within the Caribbean and Brazilian are consistent with prior founder effects. Additionally, genetic variation at three microsatellite loci illustrated African influence uniquely in the Guadeloupe Creole. Collectively, the data suggest that this African influence is, at least in part, attributable to the historical importation of African cattle to the Americas. Furthermore, alleles of B. indicus ancestry were detected at appreciable frequencies in all Caribbean Creole populations and may reflect zebu introgressions from either West Africa or the Indian subcontinent.     

婆罗门牛mtDNA D-loop变异及其遗传背景

对10头原种婆罗门牛mtDNAD-loop全序列912 bp测序,婆罗门牛遗传多样性丰富,检测到的9种单倍型兼有瘤牛(B.indicus)与普通牛(B.taurus)的遗传背景,核苷酸变异率为6.25 %,单倍型多态度为0.978±0.054 ,核苷酸多态度为0.014 30±0.008 68。所有单倍型聚为明显的两大分支,婆罗门牛的大部分单倍型为普通牛单倍型类群,并占绝对优势(90 %) ,仅Brah-6与亚洲瘤牛聚在一起,属于亚洲瘤牛线粒体单倍型,表明婆罗门牛的确是集亚洲瘤牛、欧洲普通牛等优良特性于一身(易产犊、产肉性能好、耐热与体表寄生虫等)的瘤牛品种之一。育种学家引种瘤牛的目的是改善当地牛的生产力与适应性,现代普通牛表现出明显又普遍的瘤牛渐渗现象。对现代的瘤牛品种而言,除亚洲瘤牛品种外,普通牛对其他瘤牛品种育成的贡献同样高。支持瘤牛(B.indicus)为独立驯化、起源于印度次大陆的假说。     

我国部分黄牛品种线粒体D-loop区遗传多样性与起源分化

为了解我国地方黄牛品种线粒体DNA的遗传变异情况, 文章测定了16个地方黄牛品种206个个体线粒体D-loop区的全序列, 共检测到101个变异位点; 99种单倍型, 其中73种是普通牛单倍型, 26种是瘤牛单倍型; 平均核苷酸差异为22.6920, 单倍型多样度为0.9320, 核苷酸多样度为0.0227, 表明我国黄牛品种遗传多样性非常丰富。构建的NJ进化树显示16个品种来源于两大母系: 普通牛和瘤牛; 构建的Network图表明73种普通牛单倍型可以分为3大单倍型群; 26种瘤牛单倍型分为5种单倍型群, 推测我国瘤牛在迁移过程中, 至少经历了4次群体扩张事件。通过分析比较地方黄牛品种与内罗门牛共有的 H3单倍型, 发现其中只有16%的序列与内罗门牛的H3单倍型非常相似, 其余84%的序列均发生了鸟嘌呤变异, 推测这些变异很可能是我国瘤牛固有的变异。     

中国黄牛mtDNA D-loop遗传多样性及起源

黄牛自古以来就是我国一个重要的畜种,其经济、文化价值很高。我国是世界上黄牛品种资源最丰富的国家之一。据《中国牛品种志》介绍,把一些地区同种异名的黄牛品种合并以后,尚有28个地方黄牛品种,按照其地理分布区域分为北方黄牛、中原黄牛和南方黄牛三大类型(邱怀,1986)。如果把中国地方黄牛品种分得更细,则有49个固有品种(常洪,1995)。关于中国黄牛的起源,历来有不同的观点。一般认为,中国黄牛是多元起源的,但究竟起源于哪几个牛种,观点不一(陈宏等,1993;于汝梁等,1993;Yu et al.,1999;陈幼春,1990)。主要的观点有:(1)中国黄牛主要起源于…     

Origin and phylogeographical structure of Chinese cattle

Complete mitochondrial D-loop sequences of 231 samples were used to explore the origin and genetic diversity of Chinese cattle. Phylogenetical analysis of these sequences revealed both Bos taurus and Bos indicus mitochondrial types in Chinese cattle. Four of the previously identified mitochondrial DNA lineages (T1–T4) were identified in the Bos taurus type, including lineage T1, which was found for the first time in Chinese cattle. Two lineages (I1 and I2) were identified in the Bos indicus type. Our results support the suggestion that the Yunnan-Guizhou Plateau is the domestication site of Chinese zebu. We also found evidence that Tibetan cattle originated from taurine and zebu cattle. The distribution pattern of Chinese cattle breeds was closely related to the geographical and climatic background. It was possible to divide Chinese cattle in this study into two major groups: northern and southern cattle.