中国黄牛Y染色体微卫星和SNPs遗传多样性与起源研究

论文摘要

牛是反刍家畜,是指除水牛和牦牛之外的家牛的总称。在中国俗称黄牛,包括普通牛（Bos taurus）和瘤牛（Bos indicus） 2个种,二者的共同祖先是原牛（Bos primigenius）。中国黄牛的起源进化与遗传多样性一直是国内外动物遗传学家感兴趣的课题之一。目前国内研究黄牛遗传多样性与起源进化的报道主要集中于线粒体和常染色体。而当前对黄牛Y染色体标记研究,仅使用了Y-STR（Y染色体特异区微卫星）标记,尚无Y-SNPs标记的相关报道。因此,本研究以4头缅甸牛为对照,通过对我国16个地方黄牛品种（哈萨克牛、早胜牛、安西牛、蒙古牛、晋南牛、鲁西牛、秦川牛、郏县红牛、南阳牛、宣汉牛、吉安牛、海南牛、皖南牛、雷州牛、渤海黑牛、恩施牛） 284头公牛为研究对象,利用2个Y-STR标记（INRA18和BM861）和4个Y-SNPs标记（DDX3Y-7, ZFY-9, ZFY-10和UTY-19）,及PCR-SSCP与测序方法,全面分析中国16个地方黄牛品种的Y染色体多态性,以揭示中国黄牛的Y染色体单倍型类型、频率、迁徙路线及其父系起源,获得了如下重要结果:1、两个Y-STRs标记可以分析中国黄牛的父系起源和遗传多样性2个Y-STR标记（INRA18和BM861）在中国黄牛中各检测到3个等位基因,表现出明显的多态性。在INRA189位点中,中国黄牛的3个等位基因大小分别为166 bp、156 bp和144 bp,其中瘤牛的等位基因大小为156/144 bp,普通牛为166/156 bp;在BM861位点中,中国黄牛的3个等位基因大小分别为187 bp、169 bp与167 bp,其中瘤牛在该位点的等位基因大小为187/167 bp,普通牛为187/169 bp。表明这2个Y-STR位点可以很好地区分中国黄牛中的普通牛与瘤牛起源。2、四个Y-SNPs标记可以分析中国黄牛的父系起源和遗传多样性利用4个Y-SNPs标记（DDX3Y-7、ZFY-9、ZFY-10和UTY-19）中的三个标记（DDX3Y-7、ZFY-9和ZFY-10）,可以把中国黄牛中的普通牛和瘤牛起源区别开来;通过UTY-19标记,可以把普通牛Y1与Y2单倍型区别开来。然而在中国黄牛中仅发现普通牛Y2和瘤牛Y3单倍型,没有发现普通牛Y1单倍型,表明中国黄牛只有Y2和Y3两种父系起源,没有普通牛Y1父系起源。在所分析的16个中国黄牛品种和4头缅甸黄牛群体中,其单倍型多样度各不相同,变化范围从0（哈萨克牛、蒙古牛、鲁西牛、宣汉牛、皖南牛和海南牛）0.473±0.003（秦川牛）不等。3、中国黄牛有普通牛Y2和瘤牛Y3两种父系起源通过Y-STR、Y-SNPs和测序三种方法证实中国黄牛有普通牛Y2和瘤牛Y3两个父系起源。在中国黄牛中,普通牛单倍型频率为57%（162/284）,高于瘤牛单倍型频率43%（126/284）。在北方牛群体中,普通牛单倍型频率占优势（98.3%）,在南方牛群体中,瘤牛单倍型频率占优势（76.1%）,而中原黄牛群体是由普通牛和瘤牛交汇而成的,其中普通牛单倍型频率（63.8%）高于瘤牛单倍型频率（36.2%）。普通牛Y2单倍型主要分布于北方黄牛,瘤牛Y3单倍型则主要分布于南方黄牛,而普通牛Y2和瘤牛Y3单倍型在中原地区交汇。普通牛Y2单倍型频率自北向南逐渐减少,瘤牛Y3单倍型频率自北向南逐渐增加。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 遗传多样性与中国黄牛遗传资源概况
• 1.1.1 遗传多样性及其意义
• 1.1.2 牛的起源与驯化
• 1.1.3 中国黄牛的资源分布与现状
• 1.2 Y 染色体
• 1.2.1 Y 染色体的组成与结构
• 1.2.2 性别决定
• 1.2.3 性染色体的进化过程
• 1.2.4 Y 染色体的进化历程
• 1.2.5 人类Y 染色体的结构
• 1.2.6 其他哺乳动物的Y 染色体结构
• 1.2.7 牛Y 染色体
• 1.3 常用的分子标记与牛遗传多样性研究
• 1.3.1 黄牛Y 染色体的微卫星研究
• 1.3.2 黄牛Y 染色体SNPs 研究
• 第二章 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验样本
• 2.1.2 试剂与所需溶液
• 2.1.3 仪器设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 黄牛全血基因组DNA 的提取
• 2.2.2 黄牛Y 染色体STRs 的选择和引物合成
• 2.2.3 黄牛Y 染色体SNPs 的选择和引物合成
• 2.2.4 PCR 最佳反应条件的筛选
• 2.2.5 黄牛Y-STRs 和Y-SNPs 标记的PCR 产物的琼脂糖电泳检测
• 2.2.6 黄牛非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳多态性分析
• 2.2.7 黄牛Y-SNP 标记的PCR-SSCP 分型
• 2.2.8 黄牛Y-SNP 标记的测序与数据分析
• 第三章 结果与分析
• 3.1 黄牛基因组DNA 检测
• 3.2 黄牛Y-STR 的结果与分析
• 3.2.1 黄牛2 个Y-STR 标记PCR 扩增产物检测
• 3.2.2 利用黄牛的2 个Y-STR 标记区分普通牛和瘤牛
• 3.2.3 普通牛和瘤牛在中国黄牛中的分布频率
• 3.3 黄牛Y-SNP 的结果与分析
• 3.3.1 黄牛4 个Y-SNP 标记PCR 扩增产物检测
• 3.3.2 中国黄牛中Y2 普通牛单倍型和Y3 瘤牛单倍型的区分
• 3.3.3 中国黄牛Y 染色体单倍型多样度和单倍型频率
• 第四章 讨论
• 4.1 中国黄牛的Y 染色体染色体形态研究
• 4.2 中国黄牛的MTDNA 母系起源研究
• 4.3 中国黄牛的Y-STR 研究
• 4.4 中国黄牛Y 染色体单倍型的分布与迁徙
• 4.5 世界牛群Y 染色体单倍型的分布与迁徙
• 第五章 结论与创新点
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介