生殖隔離阻斷或減少了物種間的基因交流，對維持物種完整性至關(guān)重要。犏牛是牦牛（Bos　grunniens）和普通牛（Bos　taurus）的雜交后代，表現(xiàn)為雌性可育而雄性不育。作為研究家畜不完全生殖隔離的良好模型，犏牛受到了繁殖生物學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，但導(dǎo)致其精子發(fā)生阻斷的關(guān)鍵機制依然不明確。Dobzhansky－Muller　模型認(rèn)為，雜交致死或不育是由不同基因位點的不相容所造成的?；蚪M結(jié)構(gòu)變異（Genomic　structural　variation，　SV）是遺傳多樣性最重要的來源之一，包括缺失、重復(fù)、插入、易位和倒位等。SV可通過改變基因表達(dá)或抑制減數(shù)分裂重組，直接導(dǎo)致雜交動物生殖細(xì)胞發(fā)育阻斷。目前，親本間SV對犏牛雄性不育的影響在很大程度上仍不明確，遺傳不相容與犏牛生精細(xì)胞基因表達(dá)失調(diào)之間的關(guān)系也尚未得到全面解析。

中國科學(xué)院西北高原生物研究所動物生態(tài)與資源保護(hù)研究團(tuán)隊通過整合牦牛和普通?；蚪MSV位點信息和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，對牦牛、犏牛和回交一代（BC1）睪丸組織在幾個關(guān)鍵發(fā)育階段的組織學(xué)特征、轉(zhuǎn)錄組圖譜以及SV在差異表達(dá)基因（DEGs）中的分布進(jìn)行了表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在犏牛睪丸組織中，與精原細(xì)胞命運決定、減數(shù)分裂重組和DSB修復(fù)等過程相關(guān)的基因表達(dá)下調(diào)，且在每個發(fā)育階段犏牛中均有一定比例的DEGs含有SV。比如，3月齡犏牛27.78％的DEGs（50／180）中分布有180個SV，其中大部分SV（147／180）位于內(nèi)含子區(qū)；10月齡犏牛27.73％的DEGs（1750／6310）中分布有8741個SV，其中大部分SV位于內(nèi)含子區(qū)（7640／8741），少量的SV位于外顯子區(qū)（50／8741）和UTR區(qū)（18／8741）等，這些SV可能會影響基因的表達(dá)。對其中的候選基因ESCO2和BRDT進(jìn)行了表達(dá)驗證，發(fā)現(xiàn)ESCO2在牦牛和犏牛精母細(xì)胞細(xì)線期表達(dá)，BRDT在牦牛精母細(xì)胞偶線期和粗線期表達(dá)，但在犏牛中只在偶線期表達(dá)。相較于牦牛，犏牛中ESCO2和BRDT的表達(dá)均下調(diào)。此外，還發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)的X連鎖基因在10月齡（123／252）和成年（206／274）的犏牛中多數(shù)表達(dá)上調(diào)，這可能與減數(shù)分裂性染色體失活（MSCI）異常有關(guān)，凸顯了　X　染色體在雜交不育中的作用。然而，相較于犏牛無法產(chǎn)生精子，BC1曲細(xì)精管中出現(xiàn)了少量的圓形精子，并且與精子形成相關(guān)的基因（TSSK6，　TSKS，　TBC1D21，　TPPP2，　SPPL2C等）表達(dá)上調(diào)，但仍低于牦牛正常精子發(fā)生水平，表明精子發(fā)生缺陷和基因表達(dá)異常在BC1中得到了部分恢復(fù)。本研究獲得了牦牛和犏牛在關(guān)鍵發(fā)育階段的DEGs　和SV位點信息，為了解SV在犏牛雄性不育以及物種雜交不育中的潛在功能提供了啟示。

相關(guān)研究結(jié)果以　Identification　of　Candidate　Genes　Related　to　Hybrid　Sterility　by　Genomic　Structural　Variation　and　Transcriptome　Analyses　in　Cattle－yak　為題，于10月15日在　Journal　of　Dairy　Science（農(nóng)林科學(xué)1區(qū)TOP期刊）在線發(fā)表。西北高原所博士研究生萬瑞東為論文第一作者，楊其恩研究員為通訊作者。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃　（2021YFD1200405、2021YFD1600201），國家自然科學(xué)基金（31972574、U22A20447）、青海省重大科技專項（2021－NK－A5）等項目的資助。

論文鏈接：https：／／www．journalofdairyscience．org／article／S0022－0302（24）01212－8／fulltext

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