混合血统与自然选择揭示固原牛遗传资源保护与育种新策略

本研究针对中国西北地区独特气候带下固原牛(EAT与EAI混合血统)的遗传资源保护问题，通过全基因组测序和群体遗传学分析，首次系统解析其78.09%东亚牛型(EAT)与20.26%东亚瘤牛型(EAI)的混合比例及255年前杂交历史。研究发现BTA13区RBM39基因启动子SNP与肌肉发育、BTA11区NEK6基因与疾病抗性相关，为高海拔适应性和抗病育种提供分子标记。该成果发表于《BMC Biology》，为珍稀畜种资源保护与分子设计育种提供理论依据。

　　

在全球气候变化和集约化养殖背景下，家畜遗传资源正以惊人速度消失。联合国粮农组织数据显示，全球已有254个牛种灭绝，17%濒危。中国作为世界上牛种资源最丰富的国家之一，其本土牛种在长期自然选择和人工驯化中形成了独特的遗传特性。然而，随着高产品种如荷斯坦奶牛和安格斯肉牛的推广，许多具有特殊适应性的地方品种正面临生存危机。

固原牛分布于中国宁夏回族自治区，地处西北干旱区与华北湿润区的气候过渡带，这种独特的地理位置使其成为研究牛种适应性进化的天然实验室。此前研究表明，固原牛兼具攀爬能力和抗病特性，但其遗传基础尚未阐明。更值得注意的是，中国现有的牛种遗传研究多集中于中部平原的秦川牛、南阳牛等品种，对西北过渡带牛种的基因组特征知之甚少。

西北农林科技大学联合宁夏大学的研究团队通过建立固原牛保种群，首次对其进行了全基因组水平的系统解析。研究发现固原牛是东亚牛型(East Asian taurine, EAT)和东亚瘤牛型(East Asian indicine, EAI)的混合群体，血统比例分别为78.09%和20.26%，杂交事件可追溯至255年前。通过比较基因组学分析，研究者发现固原牛在肌肉发育、抗病性、冷适应等方面具有独特的选择信号，特别是鉴定出RBM39和NEK6基因启动子区的功能性SNP，为分子育种提供了重要靶点。该成果发表于《BMC Biology》杂志，为珍稀畜种资源的保护与利用提供了科学依据。

研究采用39头固原牛全基因组测序数据(15X)，整合165个全球牛种基因组进行比对。通过群体遗传结构分析(ADMIXTURE、PCA)、选择清除分析(iHS、F_ST、XP-EHH)和单倍型分析(LD衰减、ROH)等方法，结合ATAC-seq和H3K4me3 ChIP-seq数据鉴定功能位点。样本来自宁夏固原富民农业科技公司保种场，所有操作均符合中国实验动物福利伦理审查国家标准。

群体遗传结构与基因组多样性
固原牛在系统发育树中形成独立分支，与蒙古牛、早胜牛等邻近品种显著分化。主成分分析显示其位于EAT和EAI群体之间的过渡位置。基因组多样性参数(π=0.5403)介于纯种EAT(0.6569)和EAI(0.4426)之间，短纯合片段(ROH<0.5Mb)占比94.48%，反映其混合血统特征。

血统推断与错义突变
通过RFMix和Admix工具验证，固原牛EAI血统比例(20.26%)显著低于中部平原牛种(秦川牛25.97%)。定位到8,535个EAT优势片段和2,652个EAI优势片段，分别富集于肌肉发育(CPNE1、NFS1)和免疫通路(SLAMF家族)。发现ATP6V1H基因Val279Ile错义突变可能通过改变蛋白空间结构影响饲料转化效率。

EAT优势血统的选择信号
在BTA13染色体64.80-65.03Mb区域检测到最强选择信号(EAT血统94.55%)，包含SPAG4、RBM39等7个肌肉发育相关基因。其中RBM39基因启动子区3个SNP(rs449336579等)与肌肉组织特异性表达相关。BTA3区8.96-9.09Mb的SLAMF1/CD84基因簇可能通过调节体液免疫增强病原体应答能力。

EAI优势血统的选择信号
BTA11染色体95.20-95.37Mb区域(EAI血统65.67%)包含NEK6基因，其启动子区SNP(rs208403297)在脾脏免疫细胞中具有开放染色质特征。该基因通过调控细胞周期参与非洲锥虫病等病原体防御，解释了固原牛的突出抗病性。

讨论与意义
该研究首次揭示固原牛作为西北气候过渡带的"活体基因库"，其EAT血统相关选择信号赋予冷适应和肌肉发育优势，而EAI血统则贡献抗病特性。特别值得注意的是，位于BTA13的RBM39基因可能通过结合ZFP106调控肌生成，其启动子变异为攀爬能力提供分子基础。在育种应用方面，鉴定的ATP6V1H错义突变和NEK6启动子SNP可直接用于标记辅助选择。

从更广泛的视角看，这项研究为理解混合血统群体的适应性进化提供了新模式：不同于简单的中部平原杂交牛种，固原牛代表了一种"双向选择"的特殊类型——既保留了高原牛种的冷适应特征，又通过瘤牛血统获得抗病优势。这种独特的基因组结构使其成为研究气候适应和疾病抵抗的理想模型，也为应对未来气候变化下的畜牧业挑战提供了宝贵的遗传资源。