基于mt DNA D-loop區(qū)序列的野綿羊與新疆地方綿羊的系統(tǒng)發(fā)育研究

王世鋒，謝 芳，詹建立，王玉濤*，張秀英

(1.喀什師范學(xué)院生物與地理科學(xué)系 葉爾羌綠洲生態(tài)與生物資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 喀什 844000；2.四川幼兒師范高等?？茖W(xué)校，四川 江油 621709)

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科學(xué)研究

基于mt DNA D-loop區(qū)序列的野綿羊與新疆地方綿羊的系統(tǒng)發(fā)育研究

王世鋒1，謝 芳2，詹建立1，王玉濤1*，張秀英1

(1.喀什師范學(xué)院生物與地理科學(xué)系 葉爾羌綠洲生態(tài)與生物資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 喀什 844000；2.四川幼兒師范高等?？茖W(xué)校，四川 江油 621709)

為研究新疆綿羊的起源以及野生綿羊?qū)π陆胤骄d羊品種的遺傳貢獻(xiàn)，采用生物信息學(xué)的方法研究野生綿羊與新疆地方家綿羊的親緣關(guān)系，結(jié)果表明：塔什庫爾干羊、巴什拜羊、哈薩克羊均起源A、B、C三個(gè)世系，與東方盤羊關(guān)系較近，而和田羊、阿勒泰羊單獨(dú)聚為一類，可能為D進(jìn)化支，且與盤羊關(guān)系較近。

野綿羊；家綿羊；系統(tǒng)發(fā)育

綿羊是人類較早馴化的家養(yǎng)動(dòng)物，是許多國家主要的家畜品種。許多野生品種如摩佛倫羊(Ovis musimon)、烏利爾羊(Ovis vignei)、和盤羊(Ovis ammon)都曾經(jīng)被認(rèn)為是家綿羊的祖先，或者至少對(duì)某些品種的形成具有一定的貢獻(xiàn)。對(duì)家綿羊mt DNA分析顯示其有不同的母系起源，并且認(rèn)為羱羊和盤羊?qū)d羊的進(jìn)化過程沒有貢獻(xiàn)，而歐洲摩佛倫羊被認(rèn)為是家綿羊共同的祖先[1]。同時(shí)排除了赤羊和盤羊作為家綿羊祖先的可能性，而最新研究報(bào)道家綿羊可能至少存在3個(gè)母系起源，即歐洲B系，亞洲A系，還有C系，推測(cè)摩佛倫羊是B世系群現(xiàn)代綿羊的野生祖先，但是A、C世系的野生祖先至今尚不清楚[2]。

關(guān)于家綿羊母系起源，已報(bào)道有5個(gè)進(jìn)化枝，命名為A、B、C、D、E進(jìn)化枝。Meadow等[3]認(rèn)為C、D和E進(jìn)化枝與野生羊有關(guān)，因野生綿羊曾入侵(基因滲入)家養(yǎng)綿羊。郭軍[4]研究推測(cè)世系C來源于中亞，具體位置在我國的新疆及其周邊地區(qū)。因此研究新疆地方綿羊與野生綿羊的系統(tǒng)發(fā)育對(duì)綿羊起源進(jìn)化具有特殊的意義。

新疆地處歐亞大陸中心，是歐亞兩大洲東西交通要道，歐亞畜禽品種不斷傳入新疆，新疆是畜禽品種資源(特別是綿羊)最豐富的地區(qū)之一。為進(jìn)一步研究新疆綿羊的起源以及野生綿羊?qū)π陆胤骄d羊品種的遺傳貢獻(xiàn)，本文通過查找、搜集有關(guān)綿羊和野生綿羊mt DNA D-loop序列，結(jié)合國內(nèi)外學(xué)者的研究成果，對(duì)新疆地方綿羊的母系起源進(jìn)行進(jìn)一步深入研究，這對(duì)于新疆地方綿羊的合理利用和開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 收據(jù)收集

通過相關(guān)文獻(xiàn)[1-2,5]和NCBI GenBank查找有關(guān)新疆地方綿羊和野生綿羊的mt DNA D-loop序列，序列信息見表1。

1.2 數(shù)據(jù)分析

使用Clustal W2軟件對(duì)65個(gè)mt DNA序列進(jìn)行了比對(duì)分析，系統(tǒng)發(fā)生和品種間的遺傳距離(p-distance)分析使用MEGA 6.06軟件分析計(jì)算。A世系、B世系、C世系共計(jì)5個(gè)序列作為綿羊世系分類的標(biāo)準(zhǔn)。

利用 No. of difference 模型構(gòu)建 Neighbor-Joining(NJ)系統(tǒng)樹，并對(duì)拓?fù)鋱D進(jìn)行了自展檢驗(yàn)(Bootstrap) , 重復(fù)抽樣次數(shù)為1 000次。利用p-distance模型計(jì)算群體遺傳距離。根據(jù)群體間遺傳距離，利用R語言軟件構(gòu)建聚類樹。

表1 綿羊mt DNA D-loop序列信息

2 結(jié)果

2.1 構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹

基于mt DNA序列，采用NJ法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，結(jié)果見圖1。

由圖1看出，新疆地方綿羊至少有3種母系起源，分別是世系A(chǔ)、B和C。阿勒泰羊和和田羊進(jìn)化支可能是世系D，與盤羊關(guān)系較近。摩弗倫羊與世系B聚在一起，說明很有可能是世系B的野生祖先，與前人研究結(jié)果一致[1-3]。另外發(fā)現(xiàn)了阿勒泰羊、和田羊在D進(jìn)化枝上。

在分子水平，沒有發(fā)現(xiàn)盤羊、烏利爾、東方盤羊?qū)π陆d羊有遺傳貢獻(xiàn)的證據(jù)，這與國內(nèi)外學(xué)者的研究結(jié)果一致。

2.2 不同綿羊群體間的遺傳距離

通過MEGA 6.06軟件計(jì)算不同群體間的遺傳距離，結(jié)果見表2。

2.3 不同綿羊群體間的聚類樹

基于不同群體間遺傳距離，采用R語言構(gòu)建群體間聚類樹，結(jié)果見圖2。

圖1 新疆5個(gè)地方綿羊品種與野生羊NJ系統(tǒng)發(fā)育樹

表2 不同群體間的遺傳距離

圖2 基于綿羊不同群體間遺傳距離構(gòu)建的聚類樹

由表2、圖2可知，塔什庫爾干羊與哈薩克羊遺傳距離近，阿勒泰羊單獨(dú)聚為一支，與其他羊關(guān)系較遠(yuǎn)，阿勒泰羊可被認(rèn)為是不受其他品種影響的綿羊品種[6]，此結(jié)果與湯存?zhèn)サ萚7]采用13個(gè)微衛(wèi)星研究新疆地方綿羊遺傳關(guān)系的結(jié)論一致。盤羊與阿勒泰羊、和田羊關(guān)系較近，表明和田羊可能有盤羊基因?qū)耄cZhang等[8]對(duì)SRY 基因序列進(jìn)行分析結(jié)果一致；塔什庫爾干羊與哈薩克羊聚在一起，其后與巴什拜羊聚在一起，與湯存?zhèn)7]研究結(jié)果一致；摩佛倫羊與家綿羊聚在一類，支持摩佛倫羊是家綿羊祖先的結(jié)論。

3 討 論

摩佛倫羊與世系B聚在一起，說明摩佛倫羊是綿羊世系B的野生祖先。世系A(chǔ)被認(rèn)為是綿羊線粒體D環(huán)的亞洲支系，地理位置上與東方盤羊較近，聚類關(guān)系亦近，由此推斷世系A(chǔ)的野生祖先很可能是東方盤羊，此推斷有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

阿勒泰羊培育歷史表明其是哈薩克羊的分支[6]，但此事實(shí)與聚類結(jié)果不一致，很可能是由于所分析序列較少的緣故引起，因此有待進(jìn)一步研究。阿勒泰羊分支很可能是世系D，與盤羊聚類關(guān)系較近，由此推斷阿勒泰羊和世系D綿羊的野生祖先很可能是盤羊，此推斷有待進(jìn)一步研究確認(rèn)。另外基于遺傳距離聚類，和田羊與盤羊聚類最近，其原因有待進(jìn)一步研究。

研究發(fā)現(xiàn)東方盤羊和烏利爾羊與盤羊相比，與家綿羊有更近的遺傳關(guān)系，與Bunch等[9]研究結(jié)果一致，但與Meadows等[9]研究結(jié)果相反，其原因可能由于本研究選取線粒體D環(huán)序列，而Meadow采取的線粒體全基因組序列分析而造成。

[1] 趙倩君,關(guān)偉軍,郭軍,等.中國7個(gè)綿羊品種mt DNA D-loop區(qū)序列的系統(tǒng)發(fā)育與起源研究[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào), 2008,39(4): 417-422.

[2] 郭彥斌,劉丑生,王慧,等.利用mtDNA D-loop區(qū)研究中國10個(gè)綿羊品種的遺傳多樣性與起源[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào),2012, 20(7):799-806.

[3] Meadows J R S, Hiendleder S, Kijas J W.Haplogroup relationships between domestic and wild sheep resolved using a mitogenome panel[J].Heredity,2011(06):700-706.

[4] 郭軍.中國部分綿羊品種mtDNA多態(tài)性及其遺傳分化的研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2004.

[5] 羅玉柱,成述儒, BatsuuriLkhagva,等.用mt DNA D-環(huán)序列探討蒙古和中國綿羊的起源及遺傳多樣性[J].遺傳學(xué)報(bào),2005,32(12):1 256-1 265.

[6] 牛華鋒.十個(gè)綿羊品種mtDNA遺傳多態(tài)性與系統(tǒng)進(jìn)化研究[D].陜西楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué),2008.

[7] 湯存?zhèn)?余雄,劉武軍,等. 新疆13個(gè)綿羊群體遺傳多樣性及遺傳分化的研究[J].家畜生態(tài)學(xué)報(bào),2011,32(1):13-19.

[8] Zhang G, Vahid S M F, Ma Y H, et al. Limited polymorphisms of two Y-chromosomal SNPs in Chinese and Iranian sheep[J].Anim Genet, 2012, 43(4):479-480.

[9] Bunch T D, Wu C, Zhang Y-P, Wang S.Phylogenetic analysis of snow sheep ( Ovis nivicola) and closely related taxa[J].Heredity，2006,9(7):21-30.

mtDNA D-loop-based Phylogenetic Study of Xinjiang Local Sheep Breeds to Wild Sheep

WANG Shi-feng1,XIE fang2,ZHAN Jian-li1,WANG Yu-tao1,ZHANG Xiu-ying1

(1.DepartmentofBiologicalandGeographicSciences,KashgarNormalCollege,theKeyLaboratoryofEcologyandBiologicalResourcesinYarkandOasis,Kashgar,Xinjiang844000 2.SichuanPreschoolEducatorsCollege,Jiangyou,Sichuan621709)

The paper studied the genetic relationship between the wild sheep and Xinjiang local sheep assisted by bioinformatics techniques to investigate the origin of Xinjiang sheep and the heredity contribution of wild sheep to them, and the results showed that Tashikuergan, Bashbay, Kazak sheep are originated from three lineages of A, B, C which revealed close relationship with that of the Urials; and Hetian and Aletai sheep shared the lineage of D, also close to gene of Argali.

wild sheep; domestic sheep; phylogeny

2014-07-28，

2014-10-22

新疆維吾爾自治區(qū)教育廳高?？蒲杏?jì)劃項(xiàng)目(XJEDU2012S37，XJEDU2011S39)資助

王世鋒(1980-)，男，陜西合陽人，副教授，碩士，研究方向：動(dòng)物學(xué)。E-mail:wsf801001@163.com

*[通訊作者] 王玉濤(1979-)，男，甘肅鎮(zhèn)原人，副教授，博士，研究方向：動(dòng)物遺傳學(xué)。E-mail:wangtgs@163.com

S811.6

A

1005-5228(2015)02-0012-04