牛亞科家畜基于結(jié)構(gòu)基因的分子進(jìn)化特征與分子鐘學(xué)說(shuō)檢驗(yàn).pdf

1、運(yùn)用典型群簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣的方法，分別采集牛亞科家畜普通牛(Bos taurus)、瘤牛(Bos indicus)、牦牛(Bos grunniens)、大額牛(Bos frontalis)、沼澤型亞洲水牛(Bubalus bubalis)和河流型亞洲水牛(Bubalus bubalis)共6個(gè)牛種的血液樣本，避免具有相同血統(tǒng)來(lái)源的個(gè)體一起進(jìn)入樣本。結(jié)合PCR擴(kuò)增技術(shù)和DNA直接測(cè)序技術(shù)，在測(cè)定6個(gè)牛種生長(zhǎng)激素(Growth hormone，

2、GH)基因、肌肉生長(zhǎng)抑制素(Myostatin，MSTN)基因和線粒體細(xì)胞色素b(Cytochrome b，Cyt b)基因共3個(gè)結(jié)構(gòu)基因編碼區(qū)全序列的基礎(chǔ)上，分析各基因的單核苷酸多態(tài)性(SingleNucleotide Polymorphism，SNP)和分子進(jìn)化特征；引用其他牛種的同類序列資料，以非參數(shù)檢驗(yàn)法檢驗(yàn)Cyt b基因編碼區(qū)核苷酸序列以及氨基酸序列的相對(duì)進(jìn)化速率，提出肯定或否定分子鐘假說(shuō)的部分客觀資料。結(jié)果表明： 1

3、.在GH基因和MSTN基因編碼區(qū)域，在6個(gè)牛種中分別確定了16個(gè)和24個(gè)SNP位點(diǎn)，而且無(wú)論是在種內(nèi)還是在種間，均表現(xiàn)為二等位基因；在Cyt b基因編碼區(qū)域，在6個(gè)牛種中共確定了220個(gè)SNP位點(diǎn)，絕大多數(shù)位點(diǎn)(約占94.55％)表現(xiàn)為二等位基因，5％的位點(diǎn)表現(xiàn)為三等位基因，僅有0.55％的位點(diǎn)表現(xiàn)為四等位基因。 2.3個(gè)結(jié)構(gòu)基因編碼區(qū)的單倍型多樣性和核苷酸多樣度在不同牛種中沒(méi)有顯示出完傘的一致性，代表了各牛種不同基因遺傳多樣性

4、程度的變化軌跡；6個(gè)牛種3個(gè)結(jié)構(gòu)基因的總單倍型多樣性和總核苷酸多樣度卻表現(xiàn)出一致性的變化，反映出牛亞科家畜Cyt b基因、MSTN基因和GH基因的遺傳多樣性水平依次降低。 3.無(wú)論是在牛種內(nèi)還是在牛種間，各結(jié)構(gòu)基因編碼區(qū)序列間的堿基組成差異都較??；堿基替換大都發(fā)生在密碼子的第3位點(diǎn)，少部分發(fā)生在第1位點(diǎn)，第2位點(diǎn)最保守；堿基替換巾存在轉(zhuǎn)換偏奇，轉(zhuǎn)換/顛換比在GH基岡編碼區(qū)為4.6，在MSTN基因編碼區(qū)為2.8，在Cyt b基因編

5、碼區(qū)為5.4。 4.GH基因、MSTN基因和Cyt b基因編碼區(qū)都存在密碼子使用偏好性，GH基因中發(fā)現(xiàn)了25個(gè)偏好性密碼子，MSTN基因中發(fā)現(xiàn)了30個(gè)偏好性密碼子，Cytb基因中發(fā)現(xiàn)了27個(gè)偏好性密碼子；在核基因GH基因和MSTN基因中，發(fā)現(xiàn)了11個(gè)共同的偏好性密碼子：在核外mtDNA Cyt b基岡中發(fā)現(xiàn)了與核基因共享的5個(gè)偏好性密碼子，并且都是編碼相同的氨基酸。 5.在GH基因、MSTN基因和Cyt b基因中，大多數(shù)

6、位點(diǎn)間的替代都是同義突變，非同義突變(錯(cuò)義突變)位點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于同義突變位點(diǎn)；同義與非同義替代發(fā)牛的速率比全部小于或等于1，表明牛亞科家畜3個(gè)結(jié)構(gòu)基因在進(jìn)化過(guò)程中均不受達(dá)爾文正向選擇的影響，少數(shù)位點(diǎn)受到負(fù)向選擇的作用，是凈化選擇的結(jié)果。進(jìn)一步說(shuō)明3個(gè)結(jié)構(gòu)基因仍然保持著非常重要的生物學(xué)功能。 6.基于GH基因編碼區(qū)序列構(gòu)建的分子進(jìn)化樹(shù)分析表明，沼澤型水牛與河流型水牛聚為一類，它們與普通牛、瘤牛、牦牛以及大額牛之間的遺傳分化已經(jīng)十分明顯

7、。普通牛、瘤牛、牦牛、大額牛共同擁有一條相同的核苷酸序列，推測(cè)這一共享的序列可能是普通牛、瘤牛、牦牛和大額牛GH摹因編碼區(qū)的共同祖先序列，其它的核苷酸序列可以看作是在此基礎(chǔ)上發(fā)生的隨機(jī)突變類型(豐要是遺傳漂變的影響)。 7.基于MSTN基因編碼區(qū)序列構(gòu)建的分子進(jìn)化樹(shù)表明，沼澤型水牛與河流型水牛之間的分化也已明顯，而它們與普通牛、瘤牛、牦牛、大額牛間分化則更為明顯。普通牛、瘤牛、牦牛、大額牛序列間沒(méi)有顯示}}{完全的分化，它們也沒(méi)

8、有共同擁有相同的核苷酸序列。除了個(gè)別牛種共享少數(shù)序列以外，其余的單倍型序列都足各牛種所特有的類型。 8.從Cvt b基因序列揭示的牛亞科動(dòng)物系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系來(lái)看，牛亞科家畜可劃分為家牛屬、準(zhǔn)野牛屬、牦牛屬和亞洲水牛屬4個(gè)屬，它們之間的分化十分明顯；家牛屬與準(zhǔn)野牛屬、牦牛屬和水牛屬之間的親緣關(guān)系逐漸降低。 9.從母系起源的角度來(lái)看，我國(guó)大額牛種群存在明顯的分化，它可能具有十分獨(dú)特的起源。雖然大額牛有部分單倍型序列與普通牛或瘤牛

9、聚為一類，但是它不可能起源于普通?；蛄雠?，這種現(xiàn)象應(yīng)該可以視為大額牛與普通牛及瘤牛之間曾經(jīng)擁有過(guò)共同的祖先序列，并且在漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程中仍然保留著祖先序列的基本特征。大額牛與印度野牛有著十分密切的關(guān)系，它們?cè)谳^早的世代具有共同的母系起源，并且有可能是現(xiàn)已滅絕的某種野生牛的后代。 10.從母系遺傳的角度來(lái)看，雷瓊牛僅起源于瘤牛應(yīng)該是確信無(wú)疑的，它也是我國(guó)迄今為止發(fā)現(xiàn)的少數(shù)具有單一起源的瘤牛型黃牛品種。瘤牛進(jìn)化網(wǎng)絡(luò)關(guān)系分析表明，雷瓊牛

10、與亞洲其它地區(qū)瘤牛可能是在不同的地點(diǎn)由野生的瘤原牛獨(dú)立馴化而來(lái)的，推測(cè)中國(guó)南方某些地區(qū)在史前也應(yīng)該是一個(gè)獨(dú)立的瘤原牛馴化中心。 11.分子鐘檢驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明，接受或者拒絕分子鐘假說(shuō)與所檢測(cè)物種親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近無(wú)明顯相關(guān)性，分子鐘假說(shuō)在一定的物種范圍內(nèi)是存在的；與基于氨基酸序列的檢驗(yàn)結(jié)果相比較，基于核苷酸序列的檢驗(yàn)結(jié)果更易于拒絕分子鐘假說(shuō)。 12.對(duì)長(zhǎng)期進(jìn)化而言，既無(wú)基因亦無(wú)基因產(chǎn)物以絕對(duì)恒定速率變化，試圖尋找具有通用分子鐘的