基于全基因组SNPs分析陆丰黄牛和雷琼牛的群体结构与遗传多样性特征.pdf

中国农业科学 2023,56(14):2798-2811 Scientia Agricultura Sinica doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.014 收稿日期：2023-01-04；接受日期：2023-04-23 基金项目：广东省现代农业产业技术体系创新团队项目（2022KJ114）、岭南现代农业科学与技术广东省实验室河源分中心自主科研项目（DT20220023）、2022 年省级乡村振兴战略专项资金种业振兴项目（2022-XBH-00-008）联系方式：童雄，E-mail：。罗威，E-mail：。童雄和罗威为同等贡献作者。通信作者徐斌，E-mail：。通信作者李大刚，E-mail： 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：基于全基因组 SNPs 分析陆丰黄牛和雷琼牛的群体结构与遗传多样性特征 童雄，罗威，闵力，张志飞，马新燕，罗成龙，陈卫东，徐斌?，李大刚?广东省农业科学院动物科学研究所/畜禽育种国家重点实验室/岭南现代农业科学与技术广东省实验室河源分中心/广东省畜禽育种与营养研究 重点实验室，广州 510640 摘要：【目的】研究陆丰黄牛和雷琼牛与世界不同地域家牛中的系统发育关系，解析不同家牛群体的遗传多样性，为地方家牛资源的鉴定与保护奠定理论基础。【方法】采集 12 头陆丰黄牛和 17 头雷琼牛的组织样品进行全基因组重测序，整合世界范围内分布的 24 个品种 92 个体的 NCBI 公共基因组数据，共计 25 个品种 121 个个体的信息开展群体遗传学研究。选用 Bos taurus ARS-UCD1.2 作为参考基因组，经基因组序列比对与质量控制获取高质量 Reads，应用 GATK 软件检测基因组 SNPs。进一步基于群体 SNPs，利用系统进化树构建、PCA 聚类和 Admixture 评估进行群体结构分析，通过核苷酸多样性（Pi）、杂合度（Hp）和连锁不平衡（LD）水平研究群体的遗传多样性。【结果】29 头广东地方牛经基因组测序获取 6 905 944 306 个Clean Reads，每个样本平均基因组覆盖率为 97.99%，平均测序深度分别为 12.78。整合 NCBI 公共基因组数据，经质控后共检测出 14 664 391 个群体 SNPs。整合系统进化树、PCA、Admixture 的结果发现普通牛与瘤牛分化，瘤牛群体存在中国瘤牛与印度瘤牛分化，普通牛群体中东北亚普通牛（韩牛、延边牛）和西藏牛与欧洲普通牛分化，温岭高峰牛和舟山牛从中国瘤牛群体中分化。陆丰黄牛和雷琼牛均属于纯正的中国瘤牛，但陆丰黄牛与皖南牛之间、雷琼牛与吉安牛之间呈现最近的亲缘关系，说明陆丰黄牛与地域临近的雷琼牛属于两个独立的品种。部分陆丰黄牛与雷琼牛均存在欧洲普通牛和东北亚普通牛的血统混杂，且混杂比例较高，说明这两个品种牛急需加强群体内的提纯复壮。相较于欧洲普通牛和韩牛，中国家牛群体的LD 衰减速率更快，核苷酸多样性Pi和杂合度Hp更高，说明其遗传多样性更丰富。相较于其他中国家牛，陆丰黄牛和雷琼牛的 LD 水平更低，杂合度Hp更高，且核苷酸多样性Pi和杂合度Hp的密度分布更为集中，说明两者受人工选择强度较低，且维持较高的群体遗传多样性。【结论】通过全基因组 SNPs 标记，系统解析了陆丰黄牛与雷琼牛的群体遗传结构和多样性特征，为这两个品种独立分类及其保护利用提供数据支撑。关键词：陆丰黄牛；雷琼牛；全基因组 SNPs；群体结构；遗传多样性 Population Structure and Genetic Diversity of Lufeng Cattle and Leiqiong Cattle Based on Genome-Wide SNPs TONG Xiong,LUO Wei,MIN Li,ZHANG ZhiFei,MA XinYan,LUO ChengLong,CHEN WeiDong,XU Bin?,LI DaGang?Institute of Animal Science,Guangdong Academy of Agricultural Sciences/State Key Laboratory of Livestock and Poultry Breeding/Heyuan Branch of Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture/Guangdong Key Laboratory of Animal Breeding and Nutrition,Guangzhou 510640 14 期 童雄等：基于全基因组 SNPs 分析陆丰黄牛和雷琼牛的群体结构与遗传多样性特征 2799 Abstract:【Objective】Phylogenetic relationship among Lufeng cattle,Leiqiong cattle and domestic cattle in different regions worldwide,and genetic diversity of different domestic cattle populations were studied,so as to lay a theoretical foundation for the identification and protection of domestic cattle resources.【Method】Tissue samples of 12 individuals of Lufeng cattle and 17 ones of Leiqiong cattle were collected for whole genome resequencing.Combined with another 92 cattle genomes from 24 breeds worldwide available in the NCBI database,a panel of cattle genomes comprising 121 individuals were generated from 25 breeds to carry out population genetics study.Bos taurus ARS-UCD1.2 assembly was selected as the reference genome.High-quality reads were obtained by genome alignment and quality control.Genomic SNPs were detected by GATK software.Population structure was analyzed by phylogenetic tree construction,PCA clustering,and Admixture evaluation.Genetic diversity of the populations was studied by estimating nucleotide diversity(Pi),heterozygosity(Hp),and linkage disequilibrium(LD).【Result】A total of 6 905 944 306 clean reads were obtained by genome sequencing from 29 individuals of the two cattle breeds in Guangdong.Average genome coverage and average sequencing depth of each sample were 97.99%and 12.78,respectively.After integrating the NCBI cattle genome data,14 664 391 population SNPs were identified.The results of phylogenetic tree,PCA and Admixture showed that a primary division was found between cattle from taurine and indicine.Moreover,indicine cattle split on Chinese and Indian cattle,and Northeast Asian cattle(Hanwoo and Yanbian)and Tibetan cattle separated from European taurine group,while Wenling cattle and Zhoushan cattle differentiated from Chinese indicine group.Lufeng cattle and Leiqiong cattle belonged to pure Chinese indicine cattle.Lufeng cattle and Wannan cattle,Leiqiong cattle and Jian cattle showed the closest relationship,respectively.The relationships indicated that Lufeng cattle and Leiqiong cattle in the adjacent areas belonged to two independent breeds.Some Lufeng and Leiqiong individuals were genetically admixed with European taurine and Northeast Asian taurine cattle,and the admixed proportion was high,indicating that these two breeds needed to strengthen the purification and rejuvenation within the population.Compared with European taurine cattle and Korean cattle,for Chinese domestic cattle,LD decay rate was faster,and nucleotide diversity(Pi)and heterozygosity(Hp)were higher,indicating that genetic diversity of Chinese domestic cattle was richer.Compared with other Chinese domestic cattle,LD levels of Lufeng cattle and Leiqiong cattle were lower,heterozygosity(Hp)was higher,and the density distribution of nucleotide diversity(Pi)and heterozygosity(Hp)was more concentrated,indicating that the two cattle breeds were less subject to artificial selection and maintain higher genetic diversity.【Conclusion】Population structure and genetic diversity of Lufeng cattle and Leiqiong cattle were analyzed by genome-wide SNPs,which provided data support for independent classification and conservation of these two cattle breeds.Key words:Lufeng cattle;Leiqiong cattle;whole-genome SNPs;population structure;genetic diversity 0 引言【研究意义】家牛是人类驯化最早的家畜动物之一，距今约 10 000 年前由世界不同地域的原牛多次驯化而来1-2。中国家牛在长期的驯化和培育过程中受到人为选择和自然选择的作用，形成了表型丰富多样的地方品种3，目前 国家畜禽遗传资源品种名录（2021年版）收录的地方品种牛达 55 个，后续随着第三次全国畜禽遗传资源普查工作的推进，会有更多的地方品种牛被鉴定收录。陆丰黄牛和雷琼牛是广东省特有的地方品种，具有耐热、耐粗饲、抗病性强等优良特性3-4，因此，这两个品种牛具有重要的开发利用价值和科学研究意义。近年来外来商业肉牛品种的引入导致这两个品种牛的种质资源流失，保种形势日趋严峻4；同时，由于分子鉴定数据的缺乏，陆丰黄牛与雷琼牛在品种分类上是否归属于两个独立品种的问题，一直存在争议。【前人研究进展】中国畜禽遗传资源志-牛志在总结前人成果后，以生态类型、外貌特征、地理分布区域、分子生物学、生化遗传学等因素作为主要的分类依据，将中国黄牛划分为 4 种类型：华北型、中原型、南方型和培育品种3，陆丰黄牛与雷琼牛从地域分布和表型特征上，属于典型的南方型中国黄牛4。前期基于线粒体 mt-DNA 序列5、常染色体基因组6-7和Y染色体基因组7分子标记开展的分类学研究，世界范围内家牛可分为 2 大类：瘤牛（Indicine,Bos taurues indicus）和普通牛（Taurine,Bos taurus taurus），进一步细分可分为 5 类型：欧亚普通牛（Eurasian taurine）、东亚普通牛（East Asian taurine）、欧洲普通牛（European taurine）、中国瘤牛（Chinese indicine）和印度瘤牛（Indian indicine）7。中国家牛主要来源于 3 个祖代类群：欧亚普通牛、东亚普通牛和中国瘤牛，中国西北部家牛属于欧亚普通牛，中国南方家牛属于中国瘤牛，中国中北部和西南部家牛均属于普通牛和瘤牛的杂交类群，西藏地区家牛属于东2800 中 国 农 业 科 学 56 卷 亚普通牛7。前期常染色体基因组 SNPs 评估遗传多样性研究中均反映出中国家牛的遗传多样性高于印度瘤牛，而两者高于欧洲普通牛；中国家牛中南方瘤牛的遗传多样性要高于北方的普通牛7-8。与此相反，mt-DNA 单倍型多态性研究发现中国北方普通牛的遗传多样性较南方瘤牛更为丰富5。前期血液同工酶多态性研究报道了雷琼牛与文山牛和温岭高峰牛等南方瘤牛亲缘关系相近，且雷琼牛的群体遗传多样性丰富，高于外来商用品种牛9。基于 mt-DNA 序列的母系遗传学研究则报道雷琼牛 mt-DNA 的遗传多样性较低10，在分类上属于瘤牛，但其特有的单倍型与印度瘤牛存在显著差异11-12。近年来，通过全基因组 SNPs 进行群体遗传学研究中，陆续报道雷琼牛具有纯正的中国瘤牛血统，且中国家牛中混杂的瘤牛血统均来自雷琼牛为代表的中国瘤牛而不是印度瘤牛7-8。有关陆丰黄牛的群体遗传学研究较少，目前LIU等在研究8个中国南方家牛品种的群体基因组特征时，发现陆丰黄牛与其他 7 个南方牛品种的遗传距离较远，且存在一定比例的特异性祖代血统13，但该项研究中仅整合南方少数的几个牛品种，缺乏其他地域家牛的信息，因此，无法判定采集的陆丰黄牛样本是否存在遗传混杂，进而引发群体结构解析偏差。此外，LIU 等先后利用该样本数据，比较中国南方牛群体遗传多样性时，发现陆丰黄牛和海南牛（海南雷琼牛群体）近交系数较其他南方牛（文山牛、广东雷琼牛群体等）高，且其遗传多样性更低13-14。【本研究切入点】近年来随着高通量测序技术的发展，世界各地域分布的家牛陆续开展基因组学研究6-8,15-18，目前通过整合世界各地域代表性牛品种的基因组信息，将是系统解析陆丰黄牛和雷琼牛群体遗传结构和遗传多样性的契机。【拟解决的关键问题】本研究采集陆丰黄牛和雷琼牛的群体样本进行全基因组测序，整合其他地域代表性牛品种的基因组数据，解析陆丰黄牛与雷琼牛之间、两者与其他地域牛品种之间的亲缘关系，指导品种的分类鉴定。同时，不同家牛群体的遗传多样性分析，为后续地方品种保种方案制定提供信息支持。1 材料与方法 1.1 样品采集与数据库信息收集 研究于 2022 年 67 月，分别在广东省陆丰市潭西镇陆丰黄牛保种场和广东省湛江市麻章区雷琼牛保种场采集 12 头陆丰黄牛（图 1）的耳组织样和 17 头雷琼牛（图 2）的外周血样，进行基因组 DNA 提取、质量检测、文库构建与测序。为解析广东 2 个地方品种牛与世界其他地域家牛品种之间的系统发育关系，本研究从NCBI数据库下载24个品种92个个体的全基因组重测序数据，所有数据库个体的下载信息见附表1。本研究 25 个品种 121 个个体的样本信息详见表 1。图 1 陆丰黄牛（公）Fig.1 Lufeng cattle(Male)图 2 雷琼牛（公）Fig.2 Leiqiong cattle(Male)1.2 试验方法 1.2.1 基因组 DNA 提取与质量检测 采用传统的苯酚-氯仿法进行组织样基因组 DNA 的抽提。根据Illumina NovaSeq6000 系统（Illumina,Inc.,San Diego,CA,USA）对基因组 DNA 样品的文库构建质量要求：OD260/280 介于 1.82.0 之间，DNA 总量10g。1.2.2 基因组文库构建与测序 29 份组织样品检测合格后，每个样品取用0.5g DNA 模板，根据Annoroad 14 期 童雄等：基于全基因组 SNPs 分析陆丰黄牛和雷琼牛的群体结构与遗传多样性特征 2801 Universal DNA Fragmentase kit V2.0（AN200101-L）及 Annoroad Universal DNA Library Prep Kit V2.0（AN200101-L）的方法及流程进行文库制备。使用NovaSeq 6000 S4 Reagent kit V1.5 试剂在 NovaSeq 6000 S4 平台进行成簇和测序，运行双端测序程序（PE），得到 150 bp 的双端测序 Reads。1.3 数据处理 1.3.1 基因组序列比对与质量控制 将原始数据（Raw Data）中带接头和低质量的序列进行过滤，从而得到高质量序列（Clean Reads）。过滤步骤如下：（1）去除接头污染的 Reads（Reads 中接头污染的碱基数大于 5 bp）；（2）去除低质量的 Reads（超过50%的碱基质量值低于 19 的 Reads）；（3）去除含 N比例大于 5%的 Reads。选用 Bos taurus ARS-UCD1.219作为参考基因组，通过基因组比对软件 BWA v.0.7.1720将 Clean Reads 比对到参考基因组上。利用 Samtools v.1.9 软件21对比对后的序列进行排序，且通过-q 4 参数去除低质量 Reads，应用 Picard-tools v.2.20.2 软件（http:/broadinstitute.github.io/picard/）去除 PCR 重复。1.3.2 基因组SNPs的检测 应用GATK v.3.8软件22中检测群体位点变异的方法检测 SNP。通过质量值、深度、重复性等条件进行过滤筛选，过滤参数设置为：QD2.0,ReadPosRankSum60.0,QUAL 30.0,DP4.0,MQ40.0,MappingQualityRankSum-12.5。利用VCFtools v0.1.16 软件23提取常染色体 SNPs 后，以参数“-min-alleles 2-max-alleles 2-maf 0.05-max-missing 0.9-minGQ 15.0”进行质控，获得群体高质量常染色体 SNPs。1.3.3 群体遗传结构分析 系统进化树分析：利用Plink v1.9 软件24计算群体 IBS 遗传距离，通过 MEGA v8.0 软件25构建 Neighbor-joining tree。PCA 分析：应用 Plink v1.9 软件24进行 LD-pruning，剔除高连锁群体 SNPs 后，利用 Eigenstrat v6.1.4 软件26进行 PCA分析。Admixture 分析：基于 LD-pruning 后的群体SNPs，使用 Admixture v1.3.0 软件27的 unsupervised mode 进行 Admixture 分析，计算 K=2-5 的群体遗传组分。1.3.4 群体内遗传多样性分析 杂合度 Hp 分析：自制perl脚本运行分析，bin size设为40 000，step window size设为20 000。核苷酸多样性Pi分析：利用VCFtools v0.1.16 软件23进行计算，参数设置：“-window-pi 40000，-window-pi-step 20000”。连锁不平衡 LD 分析：使用 PopLDdecay V3.40 软件28，对各群体的 LD decay 进行统计与作图。2 结果 2.1 基因组数据比对质量与数据合并 本研究采集 29 头广东地方牛样品进行基因组测序，获得 6 905 944 306 个 Clean Reads，每个样本平均基因组覆盖率为 97.99%，平均测序深度分别为12.78。将本研究采集的 29 个样本的基因组测序数据与 NCBI 数据库下载的 24 个品种 92 个个体的基因组测序数据进行合并分析（表 1），检测出 14 664 391个群体 SNPs。基于质控条件设置 SNP 缺失率0.15，故 LF08 个体在后续研究中被去除。2.2 不同地域分布家牛的群体遗传结构 2.2.1 系统进化树 基于状态一致性（Identity By State,IBS）距离构建全群的邻近进化树，推断不同品种牛之间的系统发育关系（图 3）。本研究采集的雷琼牛与 NCBI 数据库下载的 3 头雷琼牛聚为一簇，这说明本研究采集样本具有品种代表性，且邻近进化树构建方法科学合理。进化树上清晰反映：所有家牛出现普通牛（安格斯牛、海福特牛、利木赞牛、西门塔尔牛、西藏牛、韩牛、延边牛、鲁西牛、渤海黑牛、南阳牛）和瘤牛（锦江牛、皖南牛、广丰牛、吉安牛、雷琼牛、陆丰黄牛、文山牛、舟山牛、温岭高峰牛、哈里亚娜牛、吉尔牛、沙希华牛、内洛尔牛、塔帕卡牛、婆罗门牛）两个大类群；在瘤牛群体中，中国瘤牛（锦江牛、皖南牛、广丰牛、吉安牛、雷琼牛、陆丰黄牛、文山牛、舟山牛、温岭高峰牛）与印度瘤牛（哈里亚娜牛、吉尔牛、沙希华牛、内洛尔牛、塔帕卡牛、婆罗门牛）形成了两个独立的类群。此外，在中国瘤牛群体中，浙江省的舟山牛和温岭高峰牛形成一个相对独立的类群。陆丰黄牛和雷琼牛均属于中国瘤牛类群，雷琼牛群体内仅 1 个个体（Leiqiong12）偏离，其他个体均能聚为一簇；而陆丰黄牛群体内出现 2 个亚群（亚群 1：lufeng01、lufeng04、lufeng07、lufeng10 和 lufeng12；亚群 2：lufeng02、lufeng05、lufeng06 和 lufeng09），且亚群外的 2 个个体（Lufeng03和 Lufeng11）遗传距离与中国北方牛（南阳牛和鲁西牛）相近。2.2.2 主成分分析（PCA）对 120 个个体进行主成分分析，计算特征值的 TW 检验统计量，并对 TW 进行显著性判定。前 2 个显著性特征向量 PC1 和 PC2 2802 中 国 农 业 科 学 56 卷 表 1 本研究中 25 个品种 121 个个体的样本信息 Table 1 Information of the 121 individuals from 25 breeds in this study 品种品种 Breed 品种代号品种代号 Breed code 样本量样本量 Sample size 原产地原产地 Origin region 数据来源数据来源 Reference 地理区域地理区域 Geographic region安格斯牛 Angus cattle Angus 5 英国苏格兰阿伯丁郡 Aberdeenshire,Scotland,UK STOTHARD et al,201529 西欧 West Europe 海福特牛 Hereford cattle Hereford 6 英国赫里福德郡 Hereford,UK STOTHARD et al,201529 西欧 West Europe 利木赞牛 Limousin cattle Limousin 1 法国利穆赞大区 Limousin,France STOTHARD et al,201529 中南欧 Central-South Europe西门塔尔牛 Simmental cattle Simmental 6 瑞士日内瓦 Geneve,Switzerland STOTHARD et al,201529 中南欧 Central-South Europe西藏牛 Tibetan cattle Tibetan 6 中国西藏自治区昌都市 Changdu,Xizang,China CHEN et al,20187 西藏 Tibet 韩牛 Hanwoo cattle Hanwoo 6 韩国江原道春川市 Chuncheon,Kangwon-do,Korea SHIN et al,201430 东北亚 Northeast Asia 延边牛 Yanbian cattle Yanbian 1 中国吉林省延边朝鲜族自治州 Yanbian,Jilin,China CHEN et al,20187 东北亚 Northeast Asia 鲁西牛 Luxi cattle Luxi 5 中国山东省济宁市 Jining,Shandong,China CHEN et al,20187 中国中北部 North-Central China渤海黑牛 Bohai Black cattle Bohai 4 中国山东省滨州市 Binzhou,Shandong,China CHEN et al,20187 中国中北部 North-Central China南阳牛 Nanyang cattle Nanyang 4 中国河南省南阳市 Nanyang,Henan,China CHEN et al,20187 中国中北部 North-Central China锦江牛 Jinjiang cattle Jinjiang 3 中国江西省高安市 Gaoan,Jiangxi,China CHEN et al,20187 中国南部 South China 皖南牛 Wannan cattle Wannan 5 中国安徽省宣城市 Xuancheng,Anhui,China CHEN et al,20187 中国南部 South China 广丰牛 Guangfeng cattle Guangfeng 4 中国江西省上饶市 Shangrao,Jiangxi,China CHEN et al,20187 中国南部 South China 吉安牛 Jian cattle Jian 4 中国江西省吉安市 Jian,Jiangxi,China CHEN et al,20187 中国南部 South China Leiqiong 3 中国广东省湛江市 Zhanjiang,Guangdong,China CHEN et al,20187 中国南部 South China 雷琼牛 Leiqiong cattle Leiqiong 17 中国广东省湛江市 Zhanjiang,Guangdong,China 本研究 Present study 中国南部 South China 陆丰黄牛 Lufeng cattle Lufeng 12 中国广东省汕尾市 Shanwei,Guangdong,China 本研究 Present study 中国南部 South China 文山牛 Wenshan cattle Wenshan 6 中国云南省文山壮族苗族自治州 Wenshan,Yunnan,China CHEN et al,20187 中国南部 South China 舟山牛 Zhoushan cattle Zhoushan 6 中国浙江省舟山市 Zhoushan,Zhejiang,China JIANG et al,202115 中国南部 South China 温岭高峰牛 Wenling Hump cattle Wenling 6 中国浙江省温岭市 Wenling,Zhejiang,China JIANG et al,202115 中国南部 South China 哈里亚娜牛 Hariana cattle Hariana 1 印度哈里亚纳邦古尔加翁县 Gurgaon,Haryana,India CHEN et al,20187 印巴地区 India-Paksitan 吉尔牛 Gir cattle Gir 2 印度古吉拉特邦艾哈迈达巴德 Amblash,Gujarat,India BICKHART et al,201631 印巴地区 India-Paksitan 沙希华牛 Sahiwal cattle Sahiwal 1 巴基斯坦旁遮普省萨希瓦尔 Sahiwal,Punjab,Pakistan CHEN et al,20187 印巴地区 India-Paksitan 内洛尔牛 Nelore cattle Nelore 1 印度安得拉邦内洛尔县 Nelore,Andhra,India BICKHART et al,201631 印巴地区 India-Paksitan 塔帕卡牛 Tharparkar cattle Tharparkar 1 巴基斯坦信德省塔帕卡 Tharparkar,Sindh,Pakistan CHEN et al,20187 印巴地区 India-Paksitan 婆罗门牛 Brahman cattle Brahman 5 印度西孟加拉邦婆罗门 Brahman,West Bengal,India BICKHART et al,201631 印巴地区 India-Paksitan 总计 Total 25 品种 25 breeds 121 个体 121 individuals 14 期 童雄等：基于全基因组 SNPs 分析陆丰黄牛和雷琼牛的群体结构与遗传多样性特征 2803 Angus：安格斯牛；Hereford：海福特牛；Limousin：利木赞牛；Simmental：西门塔尔牛；Tibetan：西藏牛；Hanwoo：韩牛；Yanbian：延边牛；Luxi：鲁西牛；Bohai：渤海黑牛；Nanyang：南阳牛；Jinjiang：锦江牛；Wannan：皖南牛；Guangfeng：广丰牛；Jian：吉安牛；Leiqiong：雷琼牛；Lufeng：陆丰黄牛；Wenshan：文山牛；Zhoushan：舟山牛；Wenling：温岭高峰牛；Hariana：哈里亚娜牛；Gir：吉尔牛；Sahiwal：沙希华牛；Nelore：内洛尔牛；Tharparkar：塔帕卡牛；Brahman：婆罗门牛。品种代号后的数字代表品种内个体的编号。下同 Angus,Angus cattle;Hereford,Hereford cattle;Limousin,Limousin cattle;Simmental,Simmental cattle;Tibetan,Tibetan cattle;Hanwoo,Hanwoo cattle;Yanbian,Yanbian cattle;Luxi,Luxi cattle;Bohai,Bohai Black cattle;Nanyang,Nanyang cattle;Jinjiang,Jinjiang cattle;Wannan,Wannan cattle;Guangfeng,Guangfeng cattle;Jian,Jian cattle;Leiqiong,Leiqiong cattle;Lufeng,Lufeng cattle;Wenshan,Wenshan cattle;Zhoushan,Zhoushan cattle;Wenling,Wenling Hump cattle;Hariana,Hariana cattle;Gir,Gir cattle;Sahiwal,Sahiwal cattle;Nelore,Nelore cattle;Tharparkar,Tharparkar cattle;Brahman,Brahman cattle.The number after breed code represents the number of the individual within the breed.The same as below 图 3 基于 IBS 距离构建不同地域家牛的邻近进化树 Fig.3 Neighbor-joining tree of the domestic cattle in different regions based on IBS distance 分别解释 16.19%和 3.44%的变异。通过 PC1 和 PC2建立的二维 PCA 图（图 4）中：PC1 分布可解释普通牛和瘤牛之间存在显著的遗传分化；PC2 分布解释了中国瘤牛与印度瘤牛之间的遗传差异，且陆丰黄牛与雷琼牛均归属于中国瘤牛类群，这与系统进化树的结果相一致。2804 中 国 农 业 科 学 56 卷-0.10-0.050.000.050.100.1500.10.20.3主成分1 PC1(16.19%)主成分2 PC2(3.44%)PopulationsAngusBohaiBrahmanGirGuangfengHanwooHarianaHerefordJianJinjiangLeiqiongLufengLimousinLuxiNanyangNeloreSahiwalSimmentalTharparkarTibetanWannanWenlingWenshanYanbianZhoushan中国瘤牛Chinese indicine cattle印度瘤牛Indian indicine cattle普通牛Taurine cattle 图中虚线方框中仅显示陆丰黄牛和雷琼牛的 PCA。The dotted box in the figure shows only the PCA of Lufeng cattle and Leqiong cattle.图 4 不同地域家牛基因组 SNPs 主成分分析 Fig.4 Principal component analysis(PCA)of the domestic cattle in different regions with genomic SNPs 2.2.3 Admixture 祖代分析 Admixture 评估家牛群体的祖代数量和遗传混杂比例，随着祖代群体数K 的逐步递增（K=2-5），所研究样本群体呈现不同的群体结构特征（图 5）。当 K=2-3 时，普通牛和瘤牛分离，瘤牛群体分化为：中国瘤牛和印度瘤牛，这与 PCA 和系统进化树的结果一致。K=4 时，西藏牛、韩牛、延边牛与欧洲普通牛出现明显的分化。K=5 时，温岭高峰牛和舟山牛从中国瘤牛中分离