塞浦路斯本土牛(Bos taurus indicus)品种的基因特征分析

《Tropical Animal Health and Production》：Genetic characterization of the indigenous Cyprus cattle breed

　　

塞浦路斯牛(Bos taurus indicus)为地中海岛国塞浦路斯的本土牛种，因高产商业牛品种的引入及全球经济发展，其遗传多样性保护面临持续挑战。研究人员利用18个微卫星（短串联重复序列，STR）标记对该品种进行遗传结构分析，并与塞浦路斯岛内饲养的商业牛品种及全球牛群体进行比较。研究人员分析了占该品种总群体近10％即116头塞浦路斯本土牛个体，结果显示该品种具有中至高水平遗传多样性（观察杂合度Ho＝0.691，期望杂合度He＝0.714），等位基因丰富度（平均等位基因数Na＝6.265）与其他本土牛品种相当。值得注意的是，未发现该品种与塞浦路斯岛内饲养的商业牛品种存在基因混杂（遗传渐渗）。分析同时显示低近交水平（近交系数Fis＝0.066）及塞浦路斯各区域间具有遗传凝聚力（遗传同质性）。研究人员发现塞浦路斯牛与瘤牛（Zebu，Bos indicus）及非洲原牛（African Bos taurus）均存在遗传亲缘关系，反映了可能由古代贸易与迁徙路线驱动的复杂基因交流历史。上述结果对塞浦路斯牛保种具有重要启示：该品种保有可观遗传变异性且区域间分化极小，尽管面临现代挑战仍维持了遗传完整性。为确保其延续，需采取可持续育种措施及区域特异性保种计划以维持其遗传本底。本研究结果可为这一濒危本土牛品种的保种计划提供实际应用依据，也可作为后续基础研究的基础。

《塞浦路斯本土牛(Bos taurus indicus)品种的基因特征分析及保种意义解读》

研究背景与目的

本土家畜品种是重要农业遗传资源(AGR)，尤其适应本地气候与疾病环境，对低投入可持续农业系统具重要价值。塞浦路斯牛(Bos taurus indicus)为岛内独有本土牛种，历史上曾分为山地（帕福斯Paphos型，小型棕黑毛）与平原（梅索里亚Mesaoria型，健壮红金毛）两亚型，现主要用于肉用生产。因集约化养殖推广，高产商业品种（主要为荷斯坦Holstein-Friesian）大量引入，塞浦路斯牛现存栏约1200头，被评估为濒危品种，面临遗传侵蚀与灭绝风险。此前仅有基于极少样本（5～9头）的基因组研究，缺乏具代表性的大样本遗传评估，制约了有效保种策略制定。为此，研究人员首次按近10％抽样比例采集塞浦路斯牛血样，结合18个ISAG-FAO推荐微卫星(microsatellite/STR)标记及全球牛群数据库，系统评估其遗传多样性、群体结构、近交水平及与商业品种和全球种群的亲缘关系，为保种提供依据。

主要技术方法

研究人员自塞浦路斯4个行政区（利马索尔Limassol、拉纳卡Larnaca、尼科西亚Nicosia、帕福斯Pafos）牛场采集179头牛尾静脉抗凝血，含116头塞浦路斯本土牛及63头在岛饲养商业品种（Black Angus、Charolais、Holstein-Friesian、Jersey）。DNA经NucleoSpin^?Blood kit提取并定量。采用Thermo Scientific Bovine Genotypes Panel 3.1试剂盒对18个STR位点（含12个ISAG亲权检测位点及6个FAO推荐附加位点）行多重PCR扩增，毛细管电泳片段分析，GeneMapper^TM软件判读等位基因。数据分析使用GENALEX 6.5计算等位基因数(N_a)、有效等位基因数(N_e/A_e)、观察杂合度(H_o)、期望杂合度(H_e)、多态性信息含量(PIC)、Wright近交系数(F_is)及Hardy-Weinberg平衡(HWE)检验；AMOVA分析分子方差；最小生成网络(Minimum Spanning Network, MSN)与判别主成分分析(Discriminant Analysis of Principal Components, DAPC)评估遗传结构及分化；STRUCTURE 2.3.4软件基于贝叶斯模型推断最优K值及群体遗传组分，并与含约25141个体、163个群体的全球STR数据库比对。

研究结果

Within breed diversity（品种内遗传多样性）

18个STR位点在塞浦路斯牛中共检出168个等位基因，各位点N_a为5（ETH10）～16（TGLA53），均值9.33±3.03；A_e均值3.98±1.02；H_e均值0.74±0.064，H_o均值0.691±0.084；PIC均值0.73±0.06；F_is均值0.066±0.10（范围－0.104～0.294），仅RM067位点显著偏离HWE。四行政区分别统计显示各区N_a、H_e、H_o相近（H_e：0.674～0.739；H_o：0.667～0.729），F_is范围为－0.0816（Nicosia，杂合子过剩）～0.0972（Pafos），表明整体近交水平低，遗传多样性中至高且与其它本土牛相当。

Between breeds diversity（品种间遗传分化）

DAPC与MSN分析清楚显示塞浦路斯牛与在岛商业品种（Holstein-Frienian、Charolais、Jersey、Black Angus）形成独立聚类，几无基因交流证据（仅1头疑似历史轻微混杂）。AMOVA显示93％遗传变异存在于个体内，区间（各行政区间）仅贡献约7％，证实岛上各区域塞浦路斯牛遗传凝聚力强、无显著地理分化，历史上山区与平原两亚型现已遗传融合为一同质群体。STRUCTURE分析（K＝4最优）表明塞浦路斯牛与非洲瘤牛（Brahman、Guzerat、Gyr、Nelore、Sindi等）、非洲原牛/非洲薮牛（African Bos taurus：Ankole Watusi、Baladi、Sanga Tonga、East African Shorthorn Zebu等）聚簇，具Zebu与原牛双重祖源信号，反映古代贸易与牛只迁徙带来的复合基因渗入历史。

讨论与结论总结

研究人员讨论指出，本研究H_o＝0.691、H_e≈0.74、N_a均值9.33、F_is＝0.066的结果优于或等同于既往报道的地中海及欧洲本土牛，证明虽群体规模小但仍保有良好遗传变异；低F_is与无HWE严重偏离说明未受强烈人工选择压且基本无商业品种杂交污染——这与先前小样本研究高估近交（F_is＝0.261）形成对照，强调大代表性抽样重要性。各区F_is差异可能与配种管理不同有关，建议通过低F_is区向高F_is区引种公牛降低潜在近交。STRUCTURE揭示其与Zebu及African Bos taurus亲缘，印证塞浦路斯作为动植物驯化扩散与古贸易十字路口的地位。

结论（翻译）

本研究结果为塞浦路斯牛(Bos taurus indicus)品种的保种与管理具有重要意义。该品种表现出的遗传多样性及各区间极小分化说明，尽管受现代农业实践及高产商业牛引入影响，其仍保留了可观遗传变异性。塞浦路斯牛与引进商业品种间的清晰遗传界限强调了维持此本土群体遗传完整性的重要性。保种计划应聚焦于保存塞浦路斯牛独特遗传性状，并采取可持续育种措施避免与非本土品种发生基因混杂。建议于表现负或低F_is值的行政区（Nicosia、Limassol）与较高值行政区（Larnaca、Pafos）间开展种畜交换以降低近交；现行公母比1:20可维持或略降；毛色轻微变异（白斑等）非杂交指征不应排除出保种群。本研究所用18个STR标记可有效支持保种个体筛选与交配设计。综上，塞浦路斯牛在塞浦路斯各区间具实质遗传多样性与强遗传凝聚力；所用微卫星标记具良好鉴别力，可支撑该品种遗传健康监测与保种策略实施。该品种与Bos indicus及African Bos taurus的亲近关系为其演化史及环境适应性研究提供线索。