对非洲牛、羊和山羊基因组的比较分析揭示了它们在不同环境下的趋同与差异

《BMC Genomics》：Comparative analysis of African cattle, sheep and goat genomes reveal convergence and divergence to contrasting environments

　　

摘要

非洲家畜在非洲多样的生态气候中共同生存并适应，这些环境因素很可能影响了它们的基因组。然而，对于多种家畜物种而言，这类影响仍缺乏深入研究。我们利用埃塞俄比亚的非洲牛、羊和山羊的全基因组序列，进行了种间及种内比较基因组分析，发现了与高海拔和低海拔适应相关的七个常见基因。其中一个基因CSMD3存在于低海拔和高海拔个体中均受到选择的基因组区域，这表明可能存在趋同选择的作用。CSMD3在羊的9号和10号染色体上发生重复，且与细胞组分组织、神经元突起发育以及膜动力学相关的基因本体论（GO）术语富集度较高。在这三种物种的低海拔个体中，还发现了与HOXC4、HOXC5、HOXC6、HOXC9和MAN1C1重叠的共享选择特征。HOXC基因簇在羊和山羊中与骨骼形态形成、胚胎发育以及转录调控功能相关。MAN1C1在不同物种中也表现出特定的功能，如在牛中与水解酶活性和应激反应有关，在羊和山羊中则与离子结合和蛋白质代谢相关，这表明山羊亚科内部存在趋同现象，同时也体现了它们与牛亚科的分化。PLEKHA1存在于高海拔个体的某个候选区域，表明它们可能具有对缺氧和氧化应激的趋同适应能力。这些研究结果有助于了解非洲家畜基因组趋同/分化的结构，也可能揭示适应性进化的机制，为培育具有跨物种气候适应能力的家畜提供依据。不过，还需要通过实验验证来确定这些潜在基因位点的确切功能。