组学视角下解析大额牛优秀肉质性状的遗传基础

Gayal, a treasure among Chinese cattle, only distributes in Yunnan province in our country, and has the remarkable economic character, such as high quality tender meat. However, the genetic mechanism underlying meat quality of gayal remains largely unexplored. Comparative genomics is an effective method to reveal the genetic basis of slender muscle fibers in gayal. However, we need to resolve the controversial phylogenetic relationship and domestication history of gayal before performing comparative genomic analysis. Accordingly, in this project, we will make full use of genome sequencing technology, to sequence large-scale genomic data. We firstly clarify the phylogenetic relationship and domestication history of gayal using comparative genomics. And then integrating genome and transcriptome data, we will investigate the molecular genetic mechanism of meat quality of gayal. Through the investigation, the evolutionary history and the current status of genetic resources of gayal will be clarified, to provide scientific basis for conservation of gayal, which will obtain a significant progress in science for conservation of genetic diversity. More importantly, this investigation will deepen the understanding of the mechanism of adaptive evolution of complex traits, and provide molecular tag for improvement and breeding, to promote the development of beef cattle industry economy in our country into the green lane.

大额牛是我国绝无仅有的珍惜牛种，在我国仅分布于云南省，具有肉质细嫩等显著优质经济性状，然而目前对其肉质性状遗传机制的研究尚处于起步阶段。比较基因组学是解析大额牛肌纤维纤细这一复杂性状遗传基础的有效方法，然而利用比较基因组学揭示大额牛肉质复杂性状的前提，是解决目前颇具争议的大额牛系统发育关系和起源驯化历史。鉴于此，本研究拟充分利用基因组测序技术，积累大规模基因组数据，利用比较基因组学方法，首先解析大额牛的系统发育关系及其起源驯化历史，进而在此基础上结合群体基因组和转录组数据，探讨大额牛优质肉质性状的分子遗传机制。通过这些研究内容，系统阐明大额牛的演化历史及其种质资源现状，为保护其种质资源提供翔实的科学依据，对生物遗传多样性保护具有重要的科学意义。更重要的是，加深对复杂性状适应性进化机制的认识和理解，为性状改良、科学育种工作提供分子鉴定标记，推进我国肉牛经济产业步入绿色发展快车道。

大额牛是我国绝无仅有的珍稀牛种，在我国境内仅分布于云南省西北角怒江州高黎贡山及独龙江一带，故亦称独龙牛，为我国半野生半家养珍贵肉用畜种，具有肌肉爆发力强、肉质细嫩等优点。由于长期缺乏对其种质资源及优秀肉质性状遗传基础的系统研究，加之外来商业品种的遗传污染，大额牛性能持续退化，种质资源保护工作迫在眉睫。.本项目在群体层面首次发现西藏大规模大额牛饲养种群，初步掌握了大额牛的种质资源遗传结构及面临的遗传污染威胁。基于此开发的大额牛种质资源分子鉴定技术，可以为大额牛的规模化养殖、种质资源保护和利用提供坚实的科技后盾。在个体层面利用二代、三代和HiC等测序技术，成功组装了大额牛染色体水平基因组，揭示了大额牛染色体罗伯逊易位Rob(2;28)的分子特征，阐明核型变化并未导致生殖隔离，而是引起了丰富的基因组三维结构变化，从而导致了大额牛肌肉性状的快速进化化，使之适应山地环境，为深入理解核型进化和物种形成之间的关系提供了新的见解。在应用层面，挖掘了大额牛优秀肉质性状的遗传基础，初步开发了肉质特征分子鉴定标记，可以科学指导和优化肉质经济性状，加快大额牛特色种质资源的推广应用，促进当地农业经济健康稳定发展，巩固拓展脱贫攻坚成果，实现兴边富民的伟大目标，具有十分重要的社会和经济意义。.相关成果目前已发表在TOP期刊Mol Biol Evol，已申报大额牛种质资源鉴定分子技术发明专利（202211088999.0），并获大额牛种质资源鉴定云南省地方标准重点项目立项，为大额牛种质资源的挖掘利用奠定了坚实基础。同时，作为技术支撑，获批2022年度乡村振兴科技专项科技兴边富民项目“独龙牛圈舍式保种养殖技术及肉质生理遗传特征挖掘”，助力当地企业“泸水凤凰山独龙牛保种扩繁基地”优化核心育种群，并将在后续工作中，不断完善鉴定技术，深入扩大应用范围，为高原特色农业的发展，兴边富民的早日实现提供科学助力。