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科普之窗

牛、羊、鹿为啥会长角? 西农科学家团队揭开反刍动物基因

西部网 2019-06-25

  牛、羊、鹿等草食动物为什么会长角?6月21日,国际学术期刊《科学》杂志在线刊发了西北农林科技大学动物科技学院姜雨教授研究团队与西北工业大学等9家国内外单位合作的研究论文《反刍动物角发生发育和鹿茸快速再生的遗传基础》,从遗传学角度首次提出反刍动物的角具有相同的细胞起源——头部神经脊干细胞。

  草食动物大多没有尖牙利爪,角既是它们面对捕猎者的自卫工具,也是同类间争夺配偶和领地的主要工具,但角的存在非常不利于畜牧生产管理,并有极大的安全隐患。因此,育种工作者投入大量的精力选育无角的牛羊品种。那么牛角,羊角和鹿角的发育生长是否由相同的基因通路控制?骨质角是来自一次起源还是多次起源?一直是一个悬而未决的科学问题。

  西北农林科技大学联合西北工业大学、中国农业科学院、丹麦哥本哈根大学、中科院昆明动物研究所、四川养麝研究所、石河子大学、新疆畜牧科学院、深圳华大基因研究院和美Recombinetics公司等9家单位,通过比较不同类型的反刍动物基因组和多达270个转录组,发现羊角和鹿茸具有相似的基因表达模式,其特异高表达的基因主要募集来自在骨、皮肤、脑和睾丸组织表达的基因。这些角组织特异高表达基因,连同一些快速进化基因都参与了神经脊细胞迁移通路,从而从遗传学角度首次提出反刍动物的角具有相同的细胞起源——头部神经脊干细胞,为反刍动物角具有单一的进化起源提供了遗传学证据,也为无角牛、羊的育种提供了理论基础,并为通过基因编辑手段生产无角牛羊提供了关键靶基因。

  此外,研究还发现,多个原癌基因通路在鹿角组织被激活并发生遗传改变,可能在调控鹿茸快速再生过程中发挥重要作用,同时几个重要的抑癌基因也发生了鹿科特异的遗传改变,其可能强化了抑癌作用。因此,进一步的功能研究将在证明快速但受控的细胞生长的潜在机制以及探索鹿作为器官再生模型和癌症模型方面具有重要的科学意义,为癌症治疗和预防提供新的思路和方法。

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