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B细胞表达的免疫球蛋白是适应性免疫中最重要的效应分子之一。脊椎动物中胚系免疫球蛋白基因数量有限,为应对环境中多变的病原微生物,脊椎动物通过进化出V（D）J重组、基因转换、体细胞超突变和类别转换重组等多种机制来丰富免疫球蛋白多样性。受限于之前测序技术和基因组拼接技术,现阶段牛亚科动物中仅解析了荷斯坦奶牛部分免疫球蛋白结构与表达多样性,发现哺乳动物中仅有家牛通过超长CDR3H增加免疫球蛋白多样性。为增加对超长CDR3H的发生与进化的认识,本研究通过基因组比对和高通量测序对家牛、牦牛和水牛三个牛亚科家养动物的免疫球蛋白基因结构和表达多样性进行分析,扩展了对牛亚科动物免疫球蛋白结构与多样性表达的认识,为牛亚科动物疫病防治提供一定的基础理论依据。本研究基于家牛、牦牛和水牛基因组信息及家牛免疫球蛋白基因序列,分析了牦牛和水牛免疫球蛋白基因座位。牦牛Ig H位于17号染色体,包含42个VH基因片段,55个DH基因片段,3个JH基因片段,水牛Ig H位于19号染色体及9个Scaffold上,包含33个VH基因片段,30个DH基因片段,6个JH基因片段。牦牛Igλ位于16号染色体,包含45个Vλ基因片段,9个Jλ基因片段,水牛Igλ位于17号染色体,包含29个Vλ基因片段,3个Jλ基因片段。牦牛Igκ位于9号染色体,包含23个Vκ基因片段,5个Jκ基因片段,水牛Igκ位于12号染色体,包含16个Vκ基因片段,5个Jκ基因片段。通过5’RACE PCR的方法从4头秦川牛、4头中国荷斯坦奶牛、3头牦牛、3头成年水牛、3头胎水牛的脾脏总RNA中获得重组后的Ig H、Igλ和Igκ序列,以分析它们的表达多样性,并对比三个物种间、成年水牛和胎水牛间免疫球蛋白表达的异同。由于荷斯坦奶牛Ig H存在超长CDR3H,因此Ig H采用Sanger测序,Igλ和Igκ通过PE300高通量测序获得免疫球蛋白重组后序列,分析并比较秦川牛、中国荷斯坦奶牛、牦牛和水牛V基因片段、D基因片段和J基因片段使用、重组、SHM及CDR3组成情况（包括CDR3长度范围分布、N核苷酸长度、P核苷酸长度、3’V基因随机删除长度、5’J基因随机删除长度）等。对重组序列进行基因组成分析发现,秦川牛、中国荷斯坦奶牛、牦牛、水牛和胎水牛VDJ重组多样性水平远低于人和小鼠,但它们通过超长CDR3H弥补低水平V（D）J重组对免疫球蛋白多样性的限制,最长CDR3H分别为207 bp、198bp、129 bp、195 bp和126 bp,平均长度分别为68.1 bp、71.4 bp、58 bp、66.7 bp、68.0bp。秦川牛、中国荷斯坦奶牛、牦牛、成年水牛和胎水牛DH基因片段对CDR3H长度贡献分别为16.4 bp、16.3 bp、16.34 bp、16 bp、43.8 bp,超长CDR3H的产生并不源于超长DH基因的参与而是因为随机插入了超长的N核苷酸。P1+N1+P2平均长度分别为20.5 bp、25.1 bp、15.4 bp、18.9 bp和5.6 bp,P3+N2+P4平均长度分别为17.7 bp、16.9 bp、13.9 bp、22.3 bp和6.8 bp。半胱氨酸通过形成二硫键稳定CDR3H的结构并产生空间多样性,胎水牛CDR3H中半胱氨酸的个数最多只有2个（6.6%）,表达1个半胱氨酸的CDR3H有77.3%,成年水牛最多出现了5个半胱氨酸（1.4%）,0～4个半胱氨酸的频率分别为52.0%,35.6%,7.5%,3.6%,0。秦川牛、中国荷斯坦奶牛和牦牛CDR3H表达最多半胱氨酸数量分别为7个（3.3%）,9个（0.3%）,3个（0.4%）。成年水牛只有5%的CDR3H拥有2个以上半胱氨酸,秦川牛和中国荷斯坦奶牛约有10%,而牦牛中有6.1%的CDR3H有2个以上半胱氨酸。秦川牛、中国荷斯坦奶和成年水牛半胱氨酸的数量随着CDR3H长度的增加而增加,但这一规律并没有在牦牛和胎水牛中被发现。哺乳动物中牛亚科特有的串联两个Cμ基因并不存在等位排斥的现象,且在家牛和水牛中都以使用Cμ2基因为主。综上所述,本研究发现:1.超长CDR3H是牛亚科家养动物丰富免疫球蛋白多样性的重要机制;2.牛亚科家养动物具有新的超长CDR3H形成机制,由N、P核苷酸介导,仅胎水牛DH基因对CDR3H的贡献远高于成年牛亚科家养动物;3.牛亚科家养动物免疫球蛋白多样性产生机制趋于一致,均以丰富的SHM和连接多样性弥补低水平V（D）J重组对免疫球蛋白多样性的限制;4.在接触外界抗原前SHM,V（D）J重组和连接多样性均在胎水牛中发生;5.家牛和成年水牛CDR3H长度与半胱氨酸数量成正比,且出现多个半胱氨酸的频率较牦牛和胎水牛高。上述结果为理解牛亚科免疫球蛋白表达多样性特点、超长CDR3H发生机制和脊椎动物免疫球蛋白进化提供了一定的理论基础。