中國教育和科研計算機網 中國教育 高校科技 教育信息化 下一代互聯網 CERNET 返回首頁
Science!西北農林科技大學姜雨教授團隊在國際頂尖期刊發表論文
2019-06-21 西北農林科技大學官網

  6月21日,國際學術期刊《科學》雜志在線刊發了西北農林科技大學動物科技學院姜雨教授研究團隊與西北工業大學等9家國內外單位合作的研究論文《反芻動物角發生發育和鹿茸快速再生的遺傳基礎》。從遺傳學角度首次提出反芻動物的角具有相同的細胞起源——頭部神經脊干細胞,其發育過程利用了基本相同的基因調控通路,為反芻動物角具有單一的進化起源和發生發育機制提供了證據。該成果第一單位為西北農林科技大學,第一作者為姜雨教授的博士生王禹,姜雨、王文、邱強為共同通訊作者。

  牛、羊、鹿為什么有角,牛羊的角與鹿的角從遺傳發育上有何異同?其實它們都屬于反芻動物的有角下目,是現存唯一一類頭顱上有骨質附屬物的哺乳動物,這個附屬物就是大家熟知的角。有角下目的不同動物類群會有各自獨特形態的角,如長頸鹿科的角由僅被皮膚和毛發覆蓋的骨突組成;牛科的角也有一個骨質的核心,但被一個角質鞘所覆蓋,其為終生生長,不分叉也不能再生;而鹿科動物的角則周期性脫落,每年再生一次,在生長階段時被稱為鹿茸,它的生發組織在鹿茸上方,所以會分叉生長。生長停止后,鹿茸會鈣化為鹿角,也沒有角鞘。部分有角下目的動物還會不長角,比如麝和獐子。

  草食動物大多沒有尖牙利爪,角既是它們面對捕獵者的自衛工具,也是同類間爭奪配偶和領地的主要工具,但角的存在非常不利于畜牧生產管理,并有極大的安全隱患。因此,育種工作者投入大量的精力選育無角的牛羊品種,美國Recombinetics育種公司利用基因編輯技術,培育出了不會長角的黑白花奶牛,從而使小牛出生后無須經歷被烙去牛角的痛苦過程。但用于山羊和綿羊基因編輯育種的無角突變至今還沒有被確證。那么牛角,羊角和鹿角的發育生長是否由相同的基因通路控制?骨質角是來自一次起源還是多次起源?一直是一個懸而未決的科學問題。

  西北農林科技大學聯合西北工業大學、中國農業科學院、丹麥哥本哈根大學、中科院昆明動物研究所、四川養麝研究所、石河子大學、新疆畜牧科學院、深圳華大基因研究院和美國Recombinetics公司等9家單位,通過比較不同類型的反芻動物基因組和多達270個轉錄組,發現羊角和鹿茸具有相似的基因表達模式,其特異高表達的基因主要募集來自在骨、皮膚、腦和睪丸組織表達的基因。這些角組織特異高表達基因,連同一些快速進化基因都參與了神經脊細胞遷移通路,從而從遺傳學角度首次提出反芻動物的角具有相同的細胞起源——頭部神經脊干細胞,為反芻動物角具有單一的進化起源提供了遺傳學證據,也為無角牛、羊的育種提供了理論基礎,并為通過基因編輯手段生產無角牛羊提供了關鍵靶基因。

姜雨教授和研究生們在工作 靳軍 攝

  此外,鹿角具有極快的再生速度,每年春季到夏季,其細胞分裂增殖速度甚至超過了癌組織的生長速度(如馬鹿的角每天生長約1.7厘米),但來自費城和圣地亞哥動物園長期統計數據卻顯示,鹿科物種反而具有較低的癌癥發生率。本研究發現,多個原癌基因通路在鹿角組織被激活并發生遺傳改變,可能在調控鹿茸快速再生過程中發揮重要作用,同時幾個重要的抑癌基因也發生了鹿科特異的遺傳改變,其可能強化了抑癌作用。因此,進一步的功能研究將在證明快速但受控的細胞生長的潛在機制以及探索鹿作為器官再生模型和癌癥模型方面具有重要的科學意義,為癌癥治療和預防提供新的思路和方法。

  該研究特別感謝西北農林科技大學高性能計算平臺的支持。資金資助來自于國家自然科學基金優秀青年基金(31822052)、面上項目(31572381)和國家青千;西北工業大學人才隊伍建設基金、國家青年拔尖項目;中國科學院先導項目(XDB13000000,XDA16010405)、陜西省國家人才項目;丹麥青年PI基金(VKR023447);國家自然科學基金(31501984)、吉林省自然科學基金(20170101158JC)和中央公共科學研究所基礎研究基金(Y2019GH13)。

教育信息化資訊微信二維碼

特別聲明:本站注明稿件來源為其他媒體的文/圖等稿件均為轉載稿,本站轉載出于非商業性的教育和科研之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性。如轉載稿涉及版權等問題,請作者在兩周內速來電或來函聯系。

高校科技頻道聯系電話:010-62603071
郵箱:zhangwj#cernet.com
微信公眾號:中國教育網絡
369网络棋牌