近日，豬禽種業(yè)全國重點實驗室、國家生豬種業(yè)工程技術(shù)研究中心、廣東省農(nóng)業(yè)動物基因組學與分子育種重點實驗室，華南農(nóng)業(yè)大學動物科學學院張哲/李加琪教授團隊與國內(nèi)外多個團隊合作在豬基因組學領域取得重要進展。由華南農(nóng)業(yè)大學與丹麥奧胡斯大學、英國愛丁堡大學、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個國家的50余個研究團隊合作完成的PigGTEx項目研究論文“A compendium of genetic regulatory effects across pig tissues”（豬多組織遺傳調(diào)控效應圖譜）于2024年1月4日在線發(fā)表于國際頂級期刊《自然—遺傳學》（Nature Genetics）。這是全球豬基因組學研究領域時隔8年再次登上《自然—遺傳學》的研究成果，同時也是我國豬遺傳育種領域第3篇發(fā)表于該刊物的論文。

　　我國是豬肉生產(chǎn)和消費第一大國，2022年全年生豬出欄量達7億頭。鑒定豬重要經(jīng)濟性狀的育種靶點，解析其遺傳調(diào)控機制，研發(fā)配套技術(shù)并創(chuàng)新運用到實際育種中、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。

　　這項研究中，研究團隊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譜。研究人員從公共數(shù)據(jù)庫中收集了來自全球100多個豬品種的所有轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和其它多組學數(shù)據(jù)（scRNA-Seq、WGS、WGBS和Hi-C等），涵蓋了138種組織/細胞類型，獲得了7,095個高質(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、外顯子和增強子）的2,292,954個分子表型。基于此，項目組深入解析了豬多組織基因表達模式，鑒定出34個代表性組織的特異表達基因。本研究構(gòu)建的豬多組織基因表達圖譜，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)控效應圖譜。研究人員利用34個組織的5,457個非冗余樣本中高質(zhì)量的分子表型，以及3,087,268個高質(zhì)量的SNPs基因型數(shù)據(jù)，進行了順式分子數(shù)量性狀基因座（cis-molQTL）定位。通過這一分析，獲得了約1.1億個顯著關聯(lián)，涉及254,819個分子表型-組織組合。基于此，項目組發(fā)布了迄今最大規(guī)模的豬多組織遺傳調(diào)控效應圖譜——PigGTEx Atlas （http://piggtex.farmgtex.org），并通過整合多組學信息，深入探討了遺傳調(diào)控變異的特性和分子機制，為進一步深入解析影響豬經(jīng)濟性狀表型形成的基因調(diào)控提供了新資源。 

遺傳調(diào)控效應圖譜涵蓋的34個組織及樣本量

　　項目組通過整合遺傳調(diào)控效應圖譜，全面系統(tǒng)解析了豬復雜性狀遺傳調(diào)控機制。研究人員利用多種統(tǒng)計分析方法將PigGTEx圖譜與268個豬復雜性狀GWAS關聯(lián)統(tǒng)計量結(jié)果進行整合挖掘，揭示了多組織分子QTL對豬復雜性狀遺傳機制解析具有重要作用；通過共定位、孟德爾隨機化和全轉(zhuǎn)錄組關聯(lián)分析等方法解析了其中80% GWAS信號與多組織分子表型的潛在遺傳關聯(lián)，為豬復雜性狀遺傳機制的精準解析提供了分析流程范例。

　　為深入發(fā)掘豬作為生物醫(yī)學模型的潛力，項目組通過遺傳調(diào)控水平的物種間比較分析，揭示了豬和人類基因組當中共享的遺傳調(diào)控效應。通過對36,448個人類-豬性狀對在11個組織的全轉(zhuǎn)錄組關聯(lián)分析結(jié)果比較分析，發(fā)現(xiàn)了89個顯著相關的人類-豬性狀組合，表明了豬和人類在復雜性狀中具有相似的遺傳調(diào)控效應。

人豬復雜性狀的共享遺傳調(diào)控效應

　　華南農(nóng)業(yè)大學是論文第一單位，華南農(nóng)業(yè)大學博士滕金言、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，丹麥奧胡斯大學博士研究生白仲豪和西湖大學博士后劉姝麗為論文共同第一作者。丹麥奧胡斯大學博士房靈昭、華南農(nóng)業(yè)大學教授張哲、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教授Albert Tenesa為該論文的共同通訊作者。華南農(nóng)業(yè)大學教授李加琪對該研究提供了指導。該研究得到國家自然科學基金（32022078）、國家重點研發(fā)計劃青年科學家項目（2022YFF1000900）、廣東特支計劃畜禽種業(yè)本土創(chuàng)新團隊項目（2019BT02N630）和國家生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-35）等項目資助。

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41588-023-01585-7

文圖/動物科學學院