印度杂交牛全基因组位点特异性祖先分析揭示适应性混合遗传特征

为解决印度非描述性牛种生产力低下问题，研究人员通过SNP数据分析Vrindavani(VRI)杂交牛及其亲本种群（Holstein Friesian、Jersey、Brown Swiss、Hariana）的基因组位点特异性祖先，发现VRI基因组中67.3%为欧洲牛种（Bos taurus） ancestry，20.3%为印度牛种（Bos indicus） ancestry，并鉴定出与疾病抗性（chr2、3等）和产奶量（chr1、6等）相关的适应性混合区域，为优化育种策略提供基因组学依据。

　　

在印度，非描述性牛种长期面临生产力低下和可持续性不足的挑战。为提升产奶性能，20世纪70年代起推广欧洲牛种（如Holstein Friesian）与本地牛种（如Hariana）的杂交育种，但基因组层面的遗传机制尚未系统解析。Vrindavani（VRI）作为印度农业研究委员会（ICAR）培育的复合杂交牛种，其基因组如何平衡欧洲牛种的高产特性与本地牛种的抗病适应性，成为亟待解答的科学问题。

印度国家乳业研究所等机构的研究人员利用BovineSNP50芯片对96头VRI牛及亲本种群（30头HOL、24头JER、21头BSW、10头HAR）进行基因分型，通过PLINK v1.9进行质量控制后保留42,445个SNP。采用ADMIXTURE软件估算全局祖先比例，LAMP-ANC算法推断位点特异性祖先，并通过Δancestry（3±SD阈值）识别适应性混合区域。功能注释借助DAVID、g:Profiler和Animal QTL数据库完成。

群体分层分析
主成分分析（PCA）显示PC1（20.27%变异）和PC2（11.83%）将欧洲牛种（HOL/JER/BSW）与印度牛种（HAR）明确分离，VRI群体偏向欧洲牛种聚类，印证其67.3% HOL ancestry的遗传背景。关键SNP如chr18的PHKB（糖原代谢）和chr22的TDGF1（胚胎发育）揭示了产奶与繁殖性状的遗传基础。

基因组祖先比例
全局混合分析显示VRI基因组包含67.3% HOL、20.1% HAR、8.5% JER和4% BSW ancestry，显著偏向欧洲牛种血统。这种高比例欧洲血统可能影响热带适应性，暗示需优化杂交比例（50-62.5%为理想范围）。

位点特异性祖先与适应性混合
在chr2、3、4等区域检测到20.3% Bos indicus ancestry的适应性混合，富含疾病抗性相关基因如HSF1（热休克反应）和DGAT1（乳脂合成）。欧洲牛种血统主导的chr1、6等区域则携带KIT（毛色）、PRKG2（生长）等产奶性状基因。QTL分析发现chr14的印度牛种QTL（51%与产奶相关）与chr1的欧洲牛种QTL形成功能互补。

功能富集
印度牛种基因显著富集于表皮结构（GO:0030280）和热应激响应（HSF1），欧洲牛种基因则参与细胞信号传导（GO:0007166）和细胞外基质（GO:0030198）。这种分化反映了环境适应与生产性能的遗传权衡。

该研究首次揭示VRI牛基因组中祖先特异性区域的分化选择模式，证实欧洲牛种血统提升产奶量（VRI日产奶9.9kg vs HAR 2.4kg），而印度牛种血统赋予热带适应力。通过定位chr14的DGAT1和chr6的KIT等关键基因，为标记辅助育种提供靶点。未来需开发技术精准调控优良等位基因组合，在异质环境中实现杂种优势最大化。论文发表于《Scientific Reports》，为热带地区平衡生产与适应性的育种策略树立基因组学范式。