時(shí)隔八年我國豬基因組科研成果
再登國際頂級(jí)期刊
灣區(qū)時(shí)訊（編輯/劉秀 通訊員/華農(nóng)動(dòng)科）近日，豬禽種業(yè)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家生豬種業(yè)工程技術(shù)研究中心、廣東省農(nóng)業(yè)動(dòng)物基因組學(xué)與分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院張哲/李加琪教授團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)外多個(gè)團(tuán)隊(duì)合作在豬基因組學(xué)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)與丹麥奧胡斯大學(xué)、英國愛丁堡大學(xué)、美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局（USDA-ARS）和中國農(nóng)科院深圳基因組研究所等全球10個(gè)國家的50余個(gè)研究團(tuán)隊(duì)合作完成的PigGTEx項(xiàng)目研究論文“A compendium of genetic regulatory effects across pig tissues”（豬多組織遺傳調(diào)控效應(yīng)圖譜）于2024年1月4日在線發(fā)表于國際頂級(jí)期刊《自然—遺傳學(xué)》（Nature Genetics）。這是全球豬基因組學(xué)研究領(lǐng)域時(shí)隔8年再次登上《自然—遺傳學(xué)》的研究成果，同時(shí)也是我國豬遺傳育種領(lǐng)域第3篇發(fā)表于該刊物的論文。
我國是豬肉生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國，2022年全年生豬出欄量達(dá)7億頭。鑒定豬重要經(jīng)濟(jì)性狀的育種靶點(diǎn)，解析其遺傳調(diào)控機(jī)制，研發(fā)配套技術(shù)并創(chuàng)新運(yùn)用到實(shí)際育種中、培育突破性的中國特色新品種（系）是我們打好種業(yè)翻身仗的戰(zhàn)略需求。
這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)整理出豬迄今最大規(guī)模的轉(zhuǎn)錄組大數(shù)據(jù)集，構(gòu)建了多組織基因表達(dá)譜。研究人員從公共數(shù)據(jù)庫中收集了來自全球100多個(gè)豬品種的所有轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和其它多組學(xué)數(shù)據(jù)（scRNA-Seq、WGS、WGBS和Hi-C等），涵蓋了138種組織/細(xì)胞類型，獲得了7,095個(gè)高質(zhì)量的RNA-Seq樣本的5種轉(zhuǎn)錄本（蛋白編碼基因、可變剪接、lncRNA、外顯子和增強(qiáng)子）的2,292,954個(gè)分子表型?；诖?，項(xiàng)目組深入解析了豬多組織基因表達(dá)模式，鑒定出34個(gè)代表性組織的特異表達(dá)基因。本研究構(gòu)建的豬多組織基因表達(dá)圖譜，為完善豬基因組功能注釋提供了極為豐富的數(shù)據(jù)資源。
項(xiàng)目組通過開展大規(guī)模分子QTL定位，首先成功構(gòu)建豬多組織遺傳調(diào)控效應(yīng)圖譜。研究人員利用34個(gè)組織的5,457個(gè)非冗余樣本中高質(zhì)量的分子表型，以及3,087,268個(gè)高質(zhì)量的SNPs基因型數(shù)據(jù)，進(jìn)行了順式分子數(shù)量性狀基因座（cis-molQTL）定位。通過這一分析，獲得了約1.1億個(gè)顯著關(guān)聯(lián)，涉及254,819個(gè)分子表型-組織組合?；诖?，項(xiàng)目組發(fā)布了迄今最大規(guī)模的豬多組織遺傳調(diào)控效應(yīng)圖譜——PigGTEx Atlas （http://piggtex.farmgtex.org），并通過整合多組學(xué)信息，深入探討了遺傳調(diào)控變異的特性和分子機(jī)制，為進(jìn)一步深入解析影響豬經(jīng)濟(jì)性狀表型形成的基因調(diào)控提供了新資源。
項(xiàng)目組通過整合遺傳調(diào)控效應(yīng)圖譜，全面系統(tǒng)解析了豬復(fù)雜性狀遺傳調(diào)控機(jī)制。研究人員利用多種統(tǒng)計(jì)分析方法將PigGTEx圖譜與268個(gè)豬復(fù)雜性狀GWAS關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)量結(jié)果進(jìn)行整合挖掘，揭示了多組織分子QTL對(duì)豬復(fù)雜性狀遺傳機(jī)制解析具有重要作用；通過共定位、孟德爾隨機(jī)化和全轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析等方法解析了其中80% GWAS信號(hào)與多組織分子表型的潛在遺傳關(guān)聯(lián)，為豬復(fù)雜性狀遺傳機(jī)制的精準(zhǔn)解析提供了分析流程范例。
為深入發(fā)掘豬作為生物醫(yī)學(xué)模型的潛力，項(xiàng)目組通過遺傳調(diào)控水平的物種間比較分析，揭示了豬和人類基因組當(dāng)中共享的遺傳調(diào)控效應(yīng)。通過對(duì)36,448個(gè)人類-豬性狀對(duì)在11個(gè)組織的全轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析結(jié)果比較分析，發(fā)現(xiàn)了89個(gè)顯著相關(guān)的人類-豬性狀組合，表明了豬和人類在復(fù)雜性狀中具有相似的遺傳調(diào)控效應(yīng)。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)是論文第一單位，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士滕金言、副教授高亞輝、博士研究生曾浩南，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所博士后尹洪偉，丹麥奧胡斯大學(xué)博士研究生白仲豪和西湖大學(xué)博士后劉姝麗為論文共同第一作者。丹麥奧胡斯大學(xué)博士房靈昭、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授張哲、美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局教授George E. Liu、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所教授李奎以及英國愛丁堡大學(xué)教授Albert Tenesa為該論文的共同通訊作者。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李加琪對(duì)該研究提供了指導(dǎo)。該研究得到國家自然科學(xué)基金（32022078）、廣東特支計(jì)劃畜禽種業(yè)本土創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2019BT02N630）和國家生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-35）等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41588-023-01585-7
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