中国地方黄牛遗传资源丰富，在长期迁徙、扩散和杂交过程中形成了复杂的遗传结构，并表现出对高寒、湿热等不同生态环境的良好适应能力，特别是我国中原地区的地方黄牛品种具有明显不同的遗传特征。系统解析中国地方黄牛遗传多样性的形成历史及环境适应性的遗传基础，对于科学评价和保护其种质资源、挖掘抗逆抗病优异基因以及开展地方黄牛遗传改良具有重要意义。
　　近日，我院吕文发教授牵头，联合西北农林科技大学雷初朝教授团队，在国际知名期刊《Genome Biology》发表题为“Extensive admixture and introgression shape genetic diversity and evolutionary adaptation in indigenous East Asian cattle”的研究论文。该论文构建了涵盖中国55个地方黄牛品种/群体802头黄牛的大规模全基因组数据集，系统解析了中国地方黄牛复杂的遗传多样性形成与遗传交流历史，特别是中原黄牛品种复杂的形成过程及不同祖源遗传成分对环境适应的贡献；解析了牦牛、爪哇野牛和印度野牛等近缘牛种对中国地方黄牛的基因渗入情况；并挖掘了中国地方黄牛与免疫、耐热和耐寒等重要性状相关的候选基因和遗传变异。
　　研究表明，中国地方黄牛由欧亚普通牛、东亚普通牛、东亚瘤牛和南亚瘤牛四大祖源共同塑造的遗传格局，在长期的演化过程中，形成了中国地方黄牛复杂而丰富的遗传多样性，并形成北方黄牛、中原黄牛与南方黄牛三大类型明显的地理分布规律。北方黄牛主要为普通牛起源、南方黄牛主要为瘤牛起源，中原黄牛主要由北方普通牛和南方瘤牛混合起源。中原黄牛的遗传背景复杂，不同品种的祖源比例呈现明显的地理差异。位于秦岭—淮河线以北的郏县红牛、秦川牛、枣北牛、渤海黑牛和蒙山牛等品种具有较高的普通牛祖源，表明地理屏障在一定程度上限制了南方瘤牛向北扩散。杂交历史分析显示，中原黄牛经历了长期与多阶段的遗传交流，其中一次重要的普通牛×瘤牛杂交事件可追溯至约158代以前，大概在唐朝晚期与宋朝形成的，揭示南方瘤牛向中原地区扩散并与当地黄牛融合的历史过程。此外，还检测到近四十年来中国地方黄牛与国外引入商品牛之间的近期杂交事件，反映现代杂交改良对中国地方黄牛遗传组成具有明显的影响。
　　值得关注的是，该研究揭示了普通牛与瘤牛杂交对中原地区黄牛品种免疫适应的重要作用。研究发现多个免疫相关基因在普通牛祖源中受到选择，并以优势单倍型保留在中原黄牛品种中。其中，SLAMF1基因与炎症反应和免疫防御密切相关，细胞功能验证表明，其关键遗传变异能够提高炎症相关细胞因子的表达，并在一定程度上缓解感染导致的细胞增殖抑制。同时，瘤牛来源的部分遗传成分可能有助于杂交牛适应南方湿热环境。这些结果表明，不同祖源的有利遗传成分通过杂交在后代群体中得以保留和重新组合，为地方黄牛的环境适应和抗病性状遗传改良提供了重要遗传资源。
　　此外，该研究系统解析了中国普通牛和瘤牛对不同生态环境的适应性遗传基础。在南方瘤牛中鉴定到与高温环境适应相关的 ADGRV1 基因，以及与适应性及生产性状相关的 IGF2 基因；在北方普通牛中鉴定到与寒冷适应相关的 VASP 和 LPGAT1 基因。通过整合ATAC-seq、RNA-seq及表观基因组数据，该研究对相关环境适应性相关基因的调控变异进行了功能注释。这些研究结果挖掘了地方黄牛耐热、耐寒等抗逆性状的优异遗传资源，为培育适应不同区域养殖环境的肉牛新品种（系）提供了重要候选基因和理论依据。
　　总之，该研究系统揭示了中国地方黄牛复杂的遗传组成及长期、多阶段的杂交历史，阐明了普通牛和瘤牛不同祖源遗传成分对中原黄牛免疫及环境适应的重要贡献，并挖掘了多个与抗病、耐热、耐寒及生产性状相关的重要候选基因。研究结果深化了对我国地方黄牛种质资源形成与利用价值的认识，为地方黄牛种质资源精准评价与保护、抗逆抗病优异基因挖掘、杂种优势利用以及肉牛新品种（系）培育提供了重要理论支撑。