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文献标题
Genomic Insights into the Origin, High Fecundity and Environmental Adaptation of Hu Sheep
（湖羊起源、高繁殖力和环境适应性的基因组学研究）
发表期刊与影响因子
- 期刊名称：Advanced Science
- 影响因子：15.1（根据2025年JCR数据）
一、文献概要
本研究通过基因组学方法系统研究了湖羊的起源、高繁殖力及其对环境适应性的遗传机制。主要成果包括：
- 种群结构与迁移历史：
- 湖羊属于蒙古系绵羊，通过两条迁移路线南下至长江流域。
- 与山东小尾寒羊等种群存在基因交流，形成独特的遗传背景。
- 高繁殖力的遗传基础：
- 确认了已知的 BMPR1B 基因（FecB突变）对高繁殖力的贡献。
- 新发现 UNC5C 和 GRID2 基因与繁殖性状协同作用。
- 多基因模型表明三者共同提升湖羊的产羔数。
- 环境适应性机制：
- 湖羊在迁移过程中适应了高温高湿的南方气候。
- 鉴定出与温度和降水适应性相关的基因（如 RXFP2、BMPR1B、UNC5C）。
- 结构方程模型显示环境因子通过遗传变异间接影响繁殖性能。
- 协同进化：
- 提出湖羊的环境适应性与高繁殖力之间存在协同进化。
- 温暖湿润环境可能通过提升免疫力和饲料资源，间接促进繁殖成功率。
二、实验部分总结
- 样本与基因数据收集
- 共465个个体，涵盖15个中国本土绵羊种群及亚洲摩弗伦羊。
- 湖羊样本来自江苏、浙江等地的核心育种场。
- 特别收集了连续三胎单羔和多羔的湖羊个体进行对比分析。
- DNA提取与测序
- 使用DNBSEQ-T7平台进行150 bp双端测序，平均深度9.08×。
- 部分数据来自公共数据库（如PRJNA941958、PRJNA645671等）。
- SNP calling与过滤
- 使用GTX-One进行比对和变异检测。
- 过滤标准：QD < 2.0，QUAL < 30.0，SOR > 3.0，FS > 60.0，MQ < 40.0。
- 最终获得3,475,647个高质量SNP。
- 种群结构分析
- 使用PCA和Admixture分析遗传结构。
- 为减少样本量偏差，每个湖羊种群仅保留2个个体进行分析。
- 系统发育与基因流分析
- 使用TreeMix、qpGraph、fastsimcoal2推断种群关系和迁移历史。
- 通过f₄-ratio和F-branch分析基因流事件。
- 基因型-环境关联分析
- 从WorldClim获取19个生物气候变量。
- 使用RDA和LFMM识别与气候适应性相关的SNP。
- 通过Mantel检验评估气候变量与遗传差异的相关性。
- 选择信号与繁殖相关基因定位
- 使用Fst、π比率、GWAS等方法识别与繁殖性状相关的基因区域。
- 通过逻辑回归模型验证多基因协同效应。
- 功能验证
- 在HEK293T细胞中进行共免疫沉淀实验，使用了英格恩（Engreen）公司的H4000转染试剂将质粒转入HEK293T细胞，以验证BMPR1B、UNC5C和GRID2三个基因之间的蛋白相互作用。
- 因果关系建模
- 使用结构方程模型和中介分析，评估环境因子如何通过遗传变异影响繁殖性状。
🌟 实验意义：
- 揭示湖羊起源与迁徙路径（填补了研究空白）
- 通过大规模基因组数据（300+湖羊，200+其他中国地方绵羊），首次系统阐明了湖羊的起源来自蒙古高原，并沿南北两条迁徙路线进入华东地区的遗传历史。
- 解决了以往基于有限分子标记或表型推测而缺乏可靠证据的问题。
- 解析高繁殖力的遗传基础（超越FecB突变）
- 除了已知的 BMPR1B（FecB）突变，首次发现 UNC5C 和 GRID2 两个基因与湖羊高繁殖力密切相关，三者协同作用显著提高多羔率。
- 为绵羊分子育种提供了新的分子标记组合，有助于突破传统育种瓶颈，提升繁殖效率。
- 揭示环境适应性的遗传机制（应对气候变化）
- 利用景观基因组学方法，识别出与**温度（BIO7）和降水（BIO14）**显著相关的适应性基因位点（如BMPR1B、RXFP2、UNC5C等）。
- 为培育耐高温、高湿环境的绵羊品种提供理论依据，有助于应对全球气候变化下的畜牧业挑战。
- 提出环境适应与繁殖力协同进化的假说
- 发现部分基因（如BMPR1B、RXFP2）同时参与环境适应性与繁殖性状调控，提示湖羊可能通过自然选择与环境压力实现繁殖力的提升。
- 为理解适应性演化与经济性状共进化提供了新视角。
✅ 总结：
这项研究不仅填补了湖羊起源、繁殖力和环境适应性机制的系统研究空白，也为分子育种、遗传改良、气候适应性畜牧业提供了宝贵的遗传资源和理论支撑。其科学价值和应用前景极高，对推动中国乃至全球养羊业可持续发展具有重要意义。