西藏綿羊?李心供圖

羊作為人類早期的馴化動(dòng)物之一，在畜牧業(yè)中舉足輕重。而西藏綿羊作為我國(guó)三大原始綿羊品種之一，是高原牧區(qū)的重要家畜。

近日，NCBI Assembly上線了首個(gè)染色體級(jí)別的西藏綿羊參考基因組。這是率先公布的青藏高原家畜高質(zhì)量基因組之一，其組裝由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李孟華團(tuán)隊(duì)完成。

西藏綿羊主要分布在青藏高原等高寒地區(qū)，具有抗嚴(yán)寒、耐粗飼、適應(yīng)高海拔、體質(zhì)強(qiáng)壯、行動(dòng)敏捷、善于爬高走遠(yuǎn)等特點(diǎn)，且與人類關(guān)系極為密切，提供了肉、奶、毛等游牧生活所必需的資源。

“具體而言，西藏綿羊分為草地型、山谷型和歐拉型3種生態(tài)類型?！崩蠲先A向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹。

草地型藏羊體質(zhì)結(jié)實(shí)，體格高大，四肢較長(zhǎng)，公母羊均有角，公羊角長(zhǎng)而粗壯，呈螺旋狀向左右平伸，母羊角扁平、較小，被毛異質(zhì)，毛纖維長(zhǎng)，所產(chǎn)羊毛即著名的“西寧毛”；山谷型藏羊體格較小，結(jié)構(gòu)緊湊，體軀呈圓桶狀，公羊大多有扁形大彎曲螺旋形角，母羊多無角；歐拉型藏羊體格高大，早期生長(zhǎng)發(fā)育快，肉用性能好，公羊前胸著生黃褐色毛，母羊則不明顯，大多數(shù)體軀被毛為雜色。

關(guān)注西藏綿羊并加以研究，不僅具有重要的科學(xué)意義，也有重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)學(xué)意義。該團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究成果相繼發(fā)表于《分子生物與進(jìn)化》等國(guó)際知名期刊。

2016年，團(tuán)隊(duì)的楊繼等研究人員通過對(duì)不同極端環(huán)境（高海拔和沙漠干旱）下的地方綿羊品種進(jìn)行全基因組比較，發(fā)現(xiàn)綿羊?yàn)榱丝焖龠m應(yīng)極端環(huán)境，產(chǎn)生了一系列與能量代謝相關(guān)的候選基因變異位點(diǎn)。

2019年，時(shí)為李孟華博士研究生的胡小菊等人通過收集遍布青藏高原986只西藏綿羊和4只野生盤羊重測(cè)序及芯片數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，約3100年前，綿羊同耐寒的麥類作物一起被史前人類帶上青藏高原，形成西藏綿羊青海亞群；隨后約1300年前，隨著史前人類通過“唐蕃古道”持續(xù)穩(wěn)定地遷徙并定居在青藏高原的腹地西藏地區(qū)，西藏綿羊青海亞群也擴(kuò)散到西藏并分化形成西藏亞群。

另外，全基因組水平檢測(cè)結(jié)果表明，盤羊的基因組成分滲入到西藏綿羊中，覆蓋了其基因組的5.23%~5.79%，并發(fā)現(xiàn)西藏綿羊繼承了盤羊的優(yōu)勢(shì)基因HBB。該基因在紅細(xì)胞中的O2/CO2交換通路中發(fā)揮重要作用，從而幫助其快速適應(yīng)高原環(huán)境。由此，李孟華團(tuán)隊(duì)深入闡述了西藏綿羊的進(jìn)化歷史和高原適應(yīng)性機(jī)制。

本次發(fā)布的西藏綿羊基因組Contig N50達(dá)到74.60Mb，Contig數(shù)目168個(gè)，Scaffold N50達(dá)到105.18Mb，Scaffold數(shù)目?jī)H58個(gè)，在5個(gè)家羊基因組中組裝連續(xù)性最好。

研究人員通過對(duì)基因組組裝結(jié)果進(jìn)行 評(píng)估，確認(rèn)基因組組裝完整性高（完整基因元件達(dá)95.49%）、準(zhǔn)確性高（99.99%）、沒有外來序列污染。

研究人員利用Hi-C數(shù)據(jù)，將該基因組進(jìn)一步從Scaffold水平提升到染色體水平。從聚類熱圖結(jié)果可以看出，明顯分為27個(gè)染色體分組，且對(duì)角線以外區(qū)域沒有明顯的噪聲，基因組組裝效果好。

西藏綿羊長(zhǎng)期生活在我國(guó)西北高原地區(qū)，耐低氧、耐高寒。當(dāng)動(dòng)物長(zhǎng)期處于低氧低壓環(huán)境，易出現(xiàn)肺動(dòng)脈高壓、右心肥厚等病理現(xiàn)象，而藏羊?qū)Ω吆脱醐h(huán)境表現(xiàn)出了很強(qiáng)的適應(yīng)性?！耙虼?，西藏綿羊也可作為模式動(dòng)物；同時(shí)，其高質(zhì)量基因組的建立為高原家畜的基因組學(xué)研究提供了重要的參考基因組，從而幫助研究人員進(jìn)一步探究耐寒、高原適應(yīng)性機(jī)制?！崩蠲先A表示。

此外，西藏綿羊基因組的成功組裝對(duì)于建立中國(guó)地方綿羊的種質(zhì)資源庫(kù)和生物信息庫(kù)、進(jìn)一步實(shí)施種質(zhì)資源保護(hù)和種質(zhì)創(chuàng)新也有著重要意義。（王方）

相關(guān)論文信息：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCA_017524585.1

https://doi.org/10.1093/molbev/msw129

https://doi.org/10.1093/molbev/msy208