岭南黄牛Y-SNP遗传多样性与父系起源研究

赵晓诚，林 清，左自意，黄永震，党瑞华，蓝贤勇，陈 宏，雷初朝﹡

(1.西北农林科技大学动物科技学院，陕西 杨凌 712100；2.陕西意发生态农牧发展有限公司，陕西 山阳 726499)

科学试验

岭南黄牛Y-SNP遗传多样性与父系起源研究

赵晓诚1，林 清1，左自意2，黄永震1，党瑞华1，蓝贤勇1，陈 宏1，雷初朝1﹡

(1.西北农林科技大学动物科技学院，陕西 杨凌 712100；2.陕西意发生态农牧发展有限公司，陕西 山阳 726499)

[目的]通过对岭南牛两个Y-SNPs 标记进行研究，了解岭南牛的父系起源及遗传多样性。 [方法]采用PCR扩增、测序及生物信息学方法。[结果]通过对30头岭南牛Y-SNPs 标记进行分析，发现有28个Y3单倍型组，占总个体数的93.33%，2个为Y2单倍型组，占6.67%。表明岭南牛有普通牛和瘤牛2个父系起源。[结论]岭南牛属于南方牛类型，受瘤牛的影响很大，具有瘤牛和普通牛的种质特征。

岭南牛；Y-SNPs；遗传多样性；父系起源

牛是反刍动物，在我国，一般将水牛和牦牛之外的家牛统称为黄牛。黄牛有普通牛和瘤牛两个物种，其共同祖先为原牛。我国地域辽阔，各地区生态环境差异很大，有适应不同生态环境的地方黄牛品种，具有丰富的遗传多样性，是世界牛品种资源宝库的重要组成部分[1]。牛是最有经济价值的家畜之一，在人类文明的进步发展史上发挥着重要的作用。而关于牛的起源进化，一直是人们研究的重点。现在普遍认同的“双重驯化”观点认为，新月形地区是普通牛的发源地，而具有肩峰的瘤牛则起源于干旱的印度次大陆[2]。

动物的Y染色体突变率低，有完整的单倍型，且不受重组和回复突变的影响，是研究动物父系起源与迁徙路线的重要工具。根据染色体的形态特点，可以将中国地方黄牛Y染色体分为3大类：(1)北方黄牛均为中部或亚中部着丝粒Y染色体，为普通牛起源；(2)南方黄牛均为端部着丝粒Y染色体，属于瘤牛起源；(3)中原黄牛存在中部或亚中部着丝粒和端部着丝粒Y染色体，属于普通牛与瘤牛的混合起源[3]。Y染色体SNPs(Y-SNPs)是指位于Y染色体上非重组区的单核苷酸多态性，其在减数分裂时不与X染色体配对，被广泛用于家牛的起源进化分析。研究发现家牛具有3种Y染色体单倍型组Y1、Y2和Y3，其中Y1和Y2单倍型组均为普通牛起源，而Y3单倍型组则代表瘤牛起源[4-6]。

目前关于中国黄牛Y染色体分子遗传多样性与起源进化的研究不多，其中大部分采用Y-STR标记[7-9]。由于Y-STR难以精确区分黄牛的Y1、Y2和Y3单倍型组，因此本研究采用经典的Y-SNPs标记来揭示岭南黄牛的Y染色体单倍型类型、频率及遗传多样性，为岭南黄牛的分子遗传多样性数据库、遗传资源的保种策略提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样本采集

在岭南牛主产区陕西商洛市山阳县随机选取岭南公牛30头，采集其组织样带回实验室，在-80℃低温保存。

1.2黄牛基因组DNA的提取与Y-SNPs位点的选择

基因组DNA的提取采用标准的酚-氯仿法。本研究选用中国黄牛2个经典Y-SNPs位点，即ZFY10、UTY19作为标记来研究岭南牛的父系起源及遗传多样性[10]，各标记详细信息如表1所示，所用2对引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。

表1 岭南牛2个Y-SNPs标记的PCR片段大小、退火温度与引物序列

1.3黄牛Y-SNPs标记的PCR扩增体系与多态性分析

PCR扩增总体积为12.5 μL，其中，2×Taq MasterMix 6.25 μL，上下游引物各0.25 μL(10 pmol·L-1)，岭南牛模板DNA 1 μL，ddH2O 5.25 μL。反应条件为：95℃预变性4 min；94℃变性30s，退火45 s(退火温度见表1)，72℃延伸30 s，36个循环；72℃充分延伸10 min；4℃保存。PCR产物采用1.0%的琼脂糖凝胶检测，将检测合格的PCR产物送至上海生工生物工程技术服务有限公司进行测序分析。

2 结果与分析

2.1岭南黄牛存在普通牛Y2和瘤牛Y3单倍型组

岭南黄牛2个Y-SNPs标记的PCR扩增情况表明，母牛没有扩增产物，公牛均有相应的扩增产物，表明2个Y-SNPs标记是黄牛Y染色体所特有的，可以用来研究岭南黄牛的Y染色体单倍型和父系起源。 30头岭南黄牛UTY19测序分型结果(如图1)，未发现岭南黄牛存在Y1单倍型组，而在ZFY10测序结果中发现有2种基因型(如图2)，由表2可见岭南黄牛存在Y2和Y3两种单倍型组[4]。

图1 岭南黄牛UTY19没有多态性

图2 岭南黄牛ZFY10表现多态性

单倍型起源ZFY10UTY19Y2普通牛CAY3瘤牛TA

2.2岭南黄牛Y染色体SNP单倍型频率

在所分析的30头岭南黄牛中，有28头黄牛为Y3单倍型组(占所测个体数的93.33%)，2头黄牛为Y2单倍型组(6.67%)，表明岭南黄牛的父系起源以瘤牛为主，普通牛为辅。根据地域分析，岭南黄牛属于南方黄牛类型，这与中国南方黄牛的起源进化是一致的。

讨论

作为母系遗传mtDNA多态性研究的补充，父系遗传的Y-SNPs 标记分析为阐明我国地方黄牛群体间的关系以及中国黄牛的起源提供了新的分子遗传学证据，尤其是Y染色体特异SNP的发展更是很大程度上改变了Y染色体缺乏多态性的观点，为研究中国地方黄牛品种之间的父系遗传多样性，揭示中国与欧美肉牛品种之间的异同点提供了科学依据[10-12]，为我国肉牛新品种培育提供了分子遗传学数据。

常振华等[10]对中国16个地方黄牛品种的4个Y-SNPs标记(DDX3Y-7、UTY19、ZFY9和ZFY10)进行了研究，证实中国地方黄牛品种具有Y染色体单倍型多态性，证明普通牛(Y2单倍型)和瘤牛(Y3单倍型)为中国黄牛的两个父系起源。程明等[12]研究了大别山黄牛、郧巴黄牛、恩施黄牛和秦川牛共计96个个体的5个Y-SNPs标记(ZFY9、ZFY10、DDX3Y7、 DDX3Y1和UTY19)，结果发现4个黄牛品种中，ZFY9、ZFY10、DDX3Y7、DDX3Y1表现多态，UTY19表现单态，结果表明4个黄牛的父系起源均为普通牛(Y2单倍型组)和瘤牛(Y3单倍型组)。

岭南牛具有适应性强、挽力大、耐粗放、善爬坡、产肉性能好、繁殖力高等优良品质[13]。本研究对岭南黄牛2个SNPs标记进行研究，发现岭南黄牛有普通牛(Y2单倍型组)和瘤牛(Y3单倍型组)2个父系起源，其中，Y3单倍型组的频率为93.33%，而Y2单倍型组仅占6.67%，表明岭南黄牛在遗传血统上更偏向于瘤牛，且具有普通牛与瘤牛的种质特征。本研究的结果与Y染色体核型的研究结果是基本一致的[3]。

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GeneticDiversityandPaternalOriginBasedonY-SNPsMarkersinLingnanCattle

ZHAO Xiao-cheng1,LIN Qing1,ZUO Zi-yi2,HUANG Yong-zhen1,DANG Rui-hua1,LAN Xian-yong1,CHEN Hong1,LEI Chu-zhao1*

(1.CollegeofAnimalScienceandTechnology,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi, 712100,China; 2.ShaanxiYifaEcologicalAnimalHusbandryDevelopmentCo.ltd,Shanyang,Shaanxi, 726499,China)

[Objective]The aim of this paper was to analyze the paternal origin and genetic diversity of Lingnan cattle based on study of two single nucleotide polymorphism in Y chromosome.[Method]Two Y-SNPs loci of 30 Lingnan cattle bulls were analyzed using PCR, sequencing and bioinformatics methods.[Result]Based on the analysis about these two SNP loci in 30 samples, the results showed that 28 Y3 haplotype were identified, and the frequencies of Y3 haplotype were 93.33% as well as the frequencies of Y2 haplotypes were 6.67%, which indicated that Lingnan cattle have two distinct paternal origins from Bos tuarus and Bos indicus. [Conclusion] Lingnan cattle, the southern cattle type in China, had two types of paternal origins from Bos taurus and Bos indicus, which was mainly affected by Bos indicus.

Lingnan cattle；Y-SNPs；genetic diversity；paternal origin

2017-04-20接收日期2017-05-03

国家肉牛牦牛产业技术体系(CARS-38)资助。

赵晓诚(1992-)，男，山西永济人，硕士研究生，主要从事动物遗传资源研究。

*通讯作者：雷初朝(1968-)，男，湖南常宁人，教授，博导，主要从事牛遗传资源研究。

S823

A

1001-9111(2017)04-0004-03