在“973”項(xiàng)目的支持下，中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所研究員王文領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)繼2013年解析山羊基因組揭示羊絨生長(zhǎng)的基因基礎(chǔ)之后，近日再次攜手華大基因研究院、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織等國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)“破譯”了綿羊基因組。至此，所有重要家畜動(dòng)物的基因組密碼全部告破。
山羊和綿羊是反芻動(dòng)物的典型代表動(dòng)物，而瘤胃是反芻動(dòng)物獨(dú)有的消化器官�？茖W(xué)家們首次觀測(cè)到兩種在反芻動(dòng)物中發(fā)生特異蛋白結(jié)構(gòu)改變，且僅在瘤胃中特異高表達(dá)的結(jié)構(gòu)蛋白。一種是首次報(bào)道和命名的毛透明蛋白類(lèi)似蛋白，另外一種是小脯氨酸豐富蛋白II家族。它們發(fā)揮瘤胃表面基板的作用，通過(guò)轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶介導(dǎo)交聯(lián)瘤胃表達(dá)的角蛋白，從而構(gòu)成瘤胃壁粘膜層的堅(jiān)韌的角質(zhì)化表面。與消化吸收密切聯(lián)系的是代謝。研究發(fā)現(xiàn)除了肝臟，反芻動(dòng)物的皮膚也是重要的脂類(lèi)代謝器官。綿羊毛囊的皮脂腺分泌、附著在羊毛的羊毛脂占羊毛重量的10-25％。有意思的是，兩個(gè)重要脂肪代謝的基因，單酰甘油-O-�；D(zhuǎn)移酶MOGAT2和MOGAT3基因，在反芻動(dòng)物早期以及隨后在綿羊中進(jìn)化出了新的重復(fù)基因，在綿羊皮膚中這些基因高度表達(dá)。而人體中MOGAT3酶是小腸粘膜細(xì)胞通過(guò)甘油一酯途徑合成脂肪的關(guān)鍵限速酶，也是重要的肝酶，從未發(fā)現(xiàn)在皮膚中表達(dá)。在綿羊中MOGAT2、3基因僅在皮膚中高表達(dá)，提示甘油三脂分解生成羊毛脂所產(chǎn)生的甘油一脂，可在皮膚中直接被回收重新生成甘油三脂，這樣就增加了綿羊皮膚中回收甘油骨架的代謝合成效率。這種新基因重復(fù)事件也在溶菌酶基因和妊娠糖蛋白基因家族中反復(fù)上演。說(shuō)明新基因的產(chǎn)生對(duì)反芻動(dòng)物和綿羊的特殊生物學(xué)性狀進(jìn)化作出了重要貢獻(xiàn)。
中國(guó)是世界上最大的養(yǎng)羊大國(guó)。目前中國(guó)綿羊、山羊總存欄數(shù)約三億只，每年進(jìn)口約26萬(wàn)噸羊肉，占世界羊肉總貿(mào)易的20%。但山羊、綿羊基因組解析一直滯后于牛和豬等家畜，嚴(yán)重阻礙了山羊、綿羊的遺傳育種和科學(xué)研究工作。有鑒于此，2009年王文研究員與華大基因研究院一道發(fā)起了山羊、綿羊基因組解析工作，隨后跟多個(gè)國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)一道，破譯了山羊和綿羊的基因組，不僅解析了這兩種小型反芻家養(yǎng)動(dòng)物的一些生物學(xué)特性謎題，也為推動(dòng)山羊、綿羊經(jīng)濟(jì)性狀基因的鑒定和新品種的基因組輔助高效育種奠定了重要的基礎(chǔ)。
山羊基因組工作的第一作者是王文實(shí)驗(yàn)室的前博士研究生董揚(yáng)博士，成果2013年發(fā)表在Nature Biotechnology上；綿羊基因組工作的第一作者是王文實(shí)驗(yàn)室的前博士研究生姜雨博士，成果于近日發(fā)表在美國(guó)Science雜志上。
