动物的驯化为人类提供了稳定可靠的食物来源,促进了人口的增长,推动了人类生活方式由狩猎采集向放牧或农业生产的模式转变,在人类社会变迁和历史文化发展过程中起到了关键作用。牦牛(Bos grunniens)是中国西部高寒高海拔地区特有的家畜,也是青藏高原地区的关键物种,目前全世界拥有超过2200万头,其中95%分布在我国青藏高原地区。家养牦牛对高海拔地区严寒、缺氧、缺草等恶劣条件具有良好的适应能力,能够高效地利用高寒草地的牧草资源,不仅为当地牧民提供了生存所需的食物、衣物、燃料、畜力等各类生产和生活资源,更是藏传佛教宗教习俗的重要组成部分。而家养牦牛的野生祖先野生牦牛现今依然存活,使得牦牛成为研究大型家养动物驯化的极佳模式物种。本文在已完成的牦牛基因组和十几年积累的大量野生和家养牦牛样品的基础上,从基因组水平对牦牛驯化的遗传机制进行了深入研究,并分析了人工选择作用和气候变迁对牦牛种群遗传结构和群体历史的影响。通过利用第二代高通量测序技术,我们完成了84头野生和家养牦牛的全基因组测序工作,产生了2.16 Tb的原始数据,测序总深度高达814.7×,平均覆盖了全基因组98%以上的区域,构建了超过1456万个位点的牦牛全基因组遗传变异图谱。在此基础上,详细解析了野生和家养牦牛的遗传变异、群体结构信息以及人工选择作用在家养牦牛基因组上留下的印记。我们发现野生与家养牦牛具有相似的核苷酸多态性并且遗传分化程度很小:野生与家养牦牛核苷酸多态性(π)分别为0.0013和0.0014,遗传分化指数(FST)仅为0.058。我们进一步从家养牦牛基因组中识别出182个受到了强烈人工选择的区域,这些基因组区域共包含209个蛋白编码基因,主要与温顺行为等相关。此外,我们还比较了天祝白牦牛和其他家养牦牛的基因组差异,识别出一些与毛色相关的区域,这些区域可能与近130年来对白牦牛的人工育种过程有关。通过重新构建牦牛驯化的群体动态和群体分化历史,我们发现牦牛驯化事件开始于约7300年前,并检测到家养牦牛有效群体大小在3600年前增长了6倍。此前的人类考古学及遗传学数据显示,青藏高原史前人群分别在10000~7000年前和4000~3000年前经历过两次大规模的增长,这一时间与我们推测的牦牛驯化时间及其驯化过程中的群体动态变化相吻合。青藏高原部分游牧人群至今仍依赖牦牛通过游牧的方式而长期生存和居住在高海拔地区。我们的结果显示:牦牛的驯化为人类从季节性迁徙高原到以游牧方式永久定居青藏高原的生活方式转变提供了生存基础;驯化牦牛群体的大规模扩张还与该地区农业技术的引入、依赖农业生产技术手段的长期定居以及人类群体增长高度关联。这些结果表明牦牛驯化对早期人类永久性地征服青藏高原地区和随后的社会稳定发展起到了至关重要的作用。