责编 | 酶美
绵羊从新月沃地驯化后，随着人类的迁徙扩散到全世界，经过对当地多样环境的适应，形成了大约1400个表型丰富的当地和培育品种，已经被培育成为一种用于产肉、产奶和产毛等用途的重要经济物种。利用高深度全基因组重测序数据，鉴定表型性状相关功能变异对指导基因组辅助育种有着重要意义。近期已有研究从基因组层面分析了绵羊的驯化和育种，然而依然存在样本量较少、测序深度低和表型数据不够充足等局限。
2020年6月4日，中国农业大学李孟华教授与新疆农垦科学院王新华研究员合作在Nature Communications在线发表题为“Whole-genome resequencing of wild and domestic sheep identifies genes associated with morphological and agronomic traits”的研究论文，该研究通过对16个野羊（亚洲摩弗伦）和来自世界各地的232个家羊个体进行高深度全基因组测序，全面深入地揭示了绵羊在驯化、培育改良以及表型性状选择上的遗传机制。
该研究收集了覆盖亚洲、欧洲、非洲和中东的16个野羊亚洲摩弗伦、172个当地品种个体和60个培育品种个体，进行平均深度为25.7×的高深度重测序，通过全基因组选择分析和基因组关联分析（GWAS），利用单核苷酸多态性（SNP）和拷贝数变异（CNV）分子标记，挖掘了一系列与驯化、重要表型形状和农业性状相关的候选基因，并检测到一些已经发生了明显的等位基因频率差异分化的重要候选基因区域；另外，通过转录组数据分析，反转录PCR（RT-PCR），实时荧光定量PCR（qPCR）和免疫印迹（Western blot）等实验验证，发现PDGFD基因是影响绵羊尾部脂肪沉积的重要因果基因。
该研究不仅分析了绵羊的遗传结构及其驯化遗传机制，作者同时还重点解析了其丰富表型的遗传机制。绵羊的尾型是一种重要的表型性状，尾脂羊为满足人类早期的脂类需求提供了大量脂肪，而且也为绵羊抵御极端寒冷的环境储存了能量，但是随着人们生活水平不断提高以及对高脂类绵羊肉品需求的减少，过度尾脂沉积反而会增加饲养成本，因此，研究绵羊尾部脂肪沉积的分子调控机制对培育瘦尾以及低脂肉用绵羊具有重要意义。研究人员针对四种不同尾型（长脂尾、肥臀、短脂尾和短瘦尾）性状的家羊进行两两比较的全基因组选择分析，挖掘出PDGFD这个被共同选择的基因，进一步解析基因结构，发现该基因启动子区域的基因型分布，以及位于该基因的一个非同义突变位点（半胱氨酸/酪氨酸）的等位基因频率在肥尾/肥臀羊和瘦尾羊中差异显著。
通过后续的转录组分析以及RT-PCR、qPCR和western blot实验验证发现该基因在瘦尾羊中的表达显著高于肥尾羊。通过探索脂肪生成通路，发现PDGFD基因表达的蛋白通过形成二聚体来激活PDGFRβ通路，而该通路在脂肪扩增的过程中起着抑制作用，也进一步证实了PDGFD基因在尾脂形成中起着负调控作用。
该研究揭示了绵羊的驯化、培育、各种重要表型（尾脂、角型、耳朵大小）以及农业性状（繁殖、产毛、产奶、产肉等）的遗传机制，为绵羊遗传学研究提供了宝贵的基因组资源，对未来分子辅助育种和家养绵羊的遗传改良也具有重要指导意义。
据悉，中国科学院动物研究所博士研究生李心、中国农业大学杨继副研究员、中科院动物所博士研究生谢兴龙，新疆农垦科学院沈敏研究员，以及刘广建博士为论文共同第一作者，中国农业大学李孟华教授和新疆农垦科学院王新华研究员为共同通讯作者。
https://www.nature.com/articles/s41467-020-16485-1
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