近日，我校作為國內(nèi)唯一通訊單位的國際大科學計劃FarmGTEx(農(nóng)業(yè)動物基因型-組織表達項目，The Farm Animal Genotype-Tissue Expression Project)白皮書以Perspective文章的形式在Nature Genetics發(fā)表,。

  FarmGTEx計劃旨在通過建立農(nóng)業(yè)動物的多組織遺傳調(diào)控效應(yīng)圖譜,，解決農(nóng)業(yè)動物基因表達的遺傳決定問題。該大科學計劃由我校動物科學學院畜牧學科團隊與來自14個國家91個研究機構(gòu)的研究人員聯(lián)合發(fā)起。

  農(nóng)業(yè)動物在數(shù)千年的馴化和人工選擇中積累了豐富的遺傳多樣性,。這些動物在抗病性,、生長效率和環(huán)境適應(yīng)性等方面表現(xiàn)出復雜的基因表達模式,，但其調(diào)控機制尚不明確,。為了揭示這些機制，推動畜禽精準育種和人類醫(yī)學研究,，“農(nóng)業(yè)動物基因型-組織表達（FarmGTEx）”項目應(yīng)運而生,。FarmGTEx項目計劃通過整合全球農(nóng)業(yè)動物的基因組-轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)資源，建立農(nóng)業(yè)動物的多組織遺傳調(diào)控效應(yīng)圖譜,，探究農(nóng)業(yè)動物基因表達的遺傳決定問題,。

  FarmGTEx項目自2018年啟動以來在農(nóng)業(yè)動物遺傳育種研究領(lǐng)域已經(jīng)取得了顯著進展。項目團隊通過對公共數(shù)據(jù)庫的RNA測序和全基因組測序數(shù)據(jù)開展清洗整理和深度挖掘,，順利完成了世界上首批牛（2022,，Nature Genetics）、豬（2024,，Nature Genetics）,、雞（2025，Nature Genetics）的多組織分子遺傳調(diào)控效應(yīng)圖譜,，構(gòu)建了牛,、豬和雞的項目數(shù)據(jù)庫，以便全球研究人員利用這些大數(shù)據(jù)資源,。此外，包括綿羊,、山羊,、馬、駱駝,、兔子,、鴨子在內(nèi)的其他畜禽物種的相關(guān)研究正在進行。

FarmGTEx項目規(guī)劃總覽

  該項目計劃分三個階段實施（圖2）,。試點階段（Pilot Phase,，2018-2024年）主要是探索組織和品種特異性調(diào)控對基因表達和可變剪接的影響。通過公共RNA測序和全基因組測序數(shù)據(jù),，目前已構(gòu)建了牛,、豬和雞的多組織分子QTL（主要為eQTL和sQTL）圖譜，并正在其他畜禽物種（如綿羊,、山羊,、馬、駱駝,、兔子,、鴨子）中進行相關(guān)研究。第1階段（Phase 1，2024-2029年）重在揭示性別和發(fā)育階段特異性的遺傳調(diào)控效應(yīng),。通過收集大規(guī)模的涵蓋性別和發(fā)育階段的多組織RNA測序數(shù)據(jù)及配對的WGS數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)（metadata）,，為探究性別和發(fā)育階段在基因表達中的遺傳調(diào)控效應(yīng)奠定基礎(chǔ)。第2階段（Phase 2,，2029-2034年）將涵蓋多種環(huán)境條件（每種條件下200個個體的20-40種組織）,，包括飼養(yǎng)調(diào)控、氣候條件,、健康狀況和病原體暴露等因素,，并在單細胞或空間轉(zhuǎn)錄組等更高分辨率下進行分析。項目還將考慮納入其他分子表型,，如DNA甲基化,、染色質(zhì)可及性和代謝組等多組學數(shù)據(jù)。

FarmGTEx資源的潛在影響

  FarmGTEx項目研究將對基礎(chǔ)生物學（例如性別和發(fā)育特異性基因調(diào)控）,、動物精準育種,、環(huán)境適應(yīng)與馴化和人類健康（圖3）等相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,，F(xiàn)armGTEx項目通過對農(nóng)業(yè)動物復雜性狀的關(guān)鍵基因和調(diào)控機制進行識別,，將為動物精準育種提供有力支撐。例如,，分析奶牛的基因表達數(shù)據(jù),，有助于優(yōu)化育種策略，提高生產(chǎn)效率,；同時,，還能幫助研究人員理解農(nóng)業(yè)動物基因調(diào)控與環(huán)境條件變化之間的關(guān)系，以研究動物在高溫環(huán)境中的基因調(diào)控模式為例,，可識別出適應(yīng)高溫的基因變異,，輔助培育適應(yīng)特定環(huán)境的品種品系。深入理解這些動物的基因調(diào)控機制,，該項目有望為解決復雜的生物學問題提供新的工具和方法,。此外，由于許多農(nóng)業(yè)動物在生理結(jié)構(gòu)和功能上與人類相似,，F(xiàn)armGTEx項目研究將可為人類疾病的診斷和治療提供新的思路,，體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)動物模型在人類醫(yī)學研究中的潛力。FarmGTEx項目團隊所開展的基因組學和生物學分析等工作,，也將為農(nóng)業(yè)動物模型在人類生物醫(yī)學領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用奠定基礎(chǔ),，開辟新的道路?！　?/p>

  FarmGTEx項目白皮書由代表不同領(lǐng)域的7位通訊作者牽頭,，分別為來丹麥奧胡斯大學的Lingzhao Fang助理教授（動物遺傳學）,、美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心的George E. Liu研究員（牛遺傳育種）、華南農(nóng)業(yè)大學的張哲教授（豬遺傳育種）,、美國加州大學戴維斯分校的Huaijun Zhou教授（雞遺傳育種）,、德國慕尼黑大學/英國倫敦瑪麗女王大學的Laurent Frantz教授（動物基因組學）、美國加州大學圣地亞哥分校的Abraham Palmer教授（人類遺傳學）,、美國加州大學洛杉磯分校的Jingyi Jessica Li（計算生物學）等不同學科領(lǐng)域,。該計劃的發(fā)起人還包括美國科學學院院士Edward S. Buckler教授，美國科學促進會院士Bing Ren教授,，以及澳大利亞科學院院士Michael E. Goddard教授等多個領(lǐng)域的著名科學家,。我校是該論文中國唯一的通訊單位，動物科學學院豬遺傳育種團隊5位老師和3位在讀博士生參與該計劃發(fā)布,。該大科學計劃的公布實施標志著我校畜牧學科在動物遺傳育種前沿研究領(lǐng)域持續(xù)邁向全球前列,。

  相關(guān)鏈接： 

  https://www.nature.com/articles/s41588-025-02121-5

  https://cattlegtex.farmgtex.org/

  https://piggtex.farmgtex.org/

  https://chicken.farmgtex.org/

文圖/動物科學學院