科研进展| 基因组所揭示水牛驯化起源问题

　　2020年2月17日，《国家科学评论》在线发表了题为“Understanding divergent domestication traits from the whole-genomesequencing of swamp and river buffalo populations”的学术论文，对水牛驯化起源问题进行了系统的研究。该成果由广西大学、中国农业科学院农业基因组研究所、中国科学院基因组研究所和中国农业大学等单位合作完成。

　　水牛，被联合国粮食及农业组织（FAO）赞誉为养活世界人口最多的大家畜。全世界家养化水牛主要分布在亚洲（97%）。家养化水牛又分为沼泽型水牛（Bubalus bubaliscarabanesis）（2n="48）和河流型水牛（Bubalusbubalis" bubalis）（2n="50）。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，主要为人类提供水牛肉和牛乳等优质动物蛋白。

　　本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，组装获得2.631Gb/2.646Gb的沼泽型/河流型水牛的高质量染色体级别参考基因组，其中Scaffolds N50分别达到了117.3Mb/116.1Mb，沼泽型和河流型水牛基因组注释分别含有19,279和20,202个基因，其BUSCO评估率分别为96.8%和96.0%。沼泽型水牛组装出24对染色体的单倍型，河流型水牛组装出25对染色体的单倍型，其中河流型的9号染色体和4号染色体共同组成了沼泽型水牛1号染色体。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分析研究。基于基因组单拷贝基因序列变异绘制的系统发育树，估计沼泽型水牛和河流型水牛分化约在1.1Mya-3.5Mya。

　　本研究从基因角度探讨了为何沼泽型水牛会拥有极大力气，同时又积极响应人类命令并相互协作？沼泽型水牛的Hippo信号通路最为富集，里面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，有报道显示水牛的牵引力是黄牛的1.5倍到2倍。其次重要的是催产素通路（Oxytocinsignaling pathway）的富集，OXTR基因在沼泽型水牛中受到选择，有研究表示OXTR是调节人社会认知和行为的关键基因，水牛对这一类基因的选择可能促进稻田耕作中牛响应人类命令并相互协作的过程。

　　该研究发现沼泽型水牛和河流型水牛共超过3000万个SNPs，积累了全世界最丰富的水牛遗传多样性数据集合，沼泽型水牛和河流型水牛的遗传多态性都远远超过黄牛，丰富的遗传多样性也说明水牛育种强大潜力，同时为培育性格温顺、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奠定了基础。

　　广西大学在读博士生罗西尔和周宇、中国科学院北京基因组研究所张兵高级工程师、中国农业大学张毅副教授为该论文共同第一作者，广西大学刘庆友研究员和石德顺研究员、中国农业科学院农业基因组研究所阮珏研究员为该论文的共同通讯作者。其中，罗西尔和周宇为我所客座生。