[发明专利]一种筛选牛高原低氧适应基因ALDOC和功能性分子标记的方法及其应用

说明书

本发明提供一种筛选牛高原低氧适应基因ALDOC和功能性分子标记的方法及其应用，属于动物分子育种技术领域。本发明从牛基因组选择和遗传适应等角度，选择分布于高海拔和低海拔的牛品种，通过采用SNP芯片，整合FLK、hapFLK和XPEHH三种基因组选择信号分析方法，比较高低海拔牛之间和牛品种内的基因组选择信号，通过组合筛选策略和生物信息学分析鉴定出适应高原低氧极端环境的候选基因，进一步通过选择信号验证和重测序数据分析挖掘出潜在的功能性分子标记，并建立相应检测方法。本发明为高原低氧特色牛品种的培育等分子育种提供科学依据和简单易行的检测技术；同时对地方牛品种遗传资源的保护、评价和利用具重要意义和价值。

技术领域

本发明属于动物分子育种技术领域，具体涉及一种筛选牛高原低氧适应基因ALDOC和功能性分子标记的方法及其应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

牛是反刍动物，它们生活在不同的环境中，具有将低质量的饲料有效转化为高能量的脂肪、肉和牛奶的能力(Elsik等，2009)。在瘤胃微生物的作用下，牛可将粗饲料消化成如乙酸、丁酸和丙酸等发酵产物(Russell and van soest，1984)。青藏高原的高海拔会削弱瘤胃的发酵，提高基础代谢率(Qiao等，2013)。氧气是维持动物机体新陈代谢和生命的关键物质，是正常生命活动所必需的。低氧环境产生一系列的生理和基因组变化，这些变化使得人类和本地动物对当地极端的高原气候产生了适应(O’brien等，2020)。牛自驯化以来，已成为高原地区不可缺少的动物资源，对提供肉、奶和服务起着重要作用。因此，牛的环境适应机制引起了人们的广泛关注。

牦牛(Bos grunniens)和普通牛(Bos taurus)大约在500万年前分化，但在基因组水平上保持着高度的同源性(Qiu等，2012)。牦牛主要生活在高海拔地区，尤其是兴都库什-喜马拉雅地区和3000-5500米的青藏高原地区。从生理学角度来看，牦牛具有比低海拔牛更强的代谢能力(Wang等，2011)、较低的心肺容量、较大的心肺容积(Wiener等，2003)。牦牛和西藏牛品种已经通过扩大肺动脉、支气管动脉平滑肌、红细胞、血红蛋白和红细胞压积的数量来适应高原环境(Li等，2006；Ma等，2011)。这些研究为理解人类和动物适应高海拔环境的分子机制奠定了基础。历史上，阿沛甲咂牛是在80-100年前，通过引进来自印度、不丹和尼泊尔的瘤牛(Bos indicus)祖先，与中国本土的普通牛杂交繁殖而成的(Guan等，2017)。西藏牛和日喀则牛也生活在海拔3500米以上的高原，这些牛通过长期的自然选择已经很好地适应了高海拔缺氧环境。它们还具有很强的觅食能力、耐粗饲能力、高能量代谢和较强的心肺功能，以确保体内血液的正常循环和运输(Dolt等，2007；Wang等，2011)，这为理解高原低氧适应机制提供了一个理想的模型。

高海拔地区的特点是缺氧(空气含氧量只有平原地区的50％-60％)、年平均气温低(从-1℃到-5℃)，生长季节短(从6月到9月)和饲料供应的季节性变化(Shao等，2010)，导致缺乏优质牧草。因此，在高原营养供给不足的情况，牛如何提供代谢机能保障生长发育、生存、生产性能的发挥，高原牛机体本身的低氧代谢调控和适应至关重要。高原地区由于缺氧、饲料和营养的缺乏导致能量供应不足，动物机体往往通过提高糖酵解或者是提高底物的利用率来获得所需的能量。