2024年12月15日，《iMeta》以封面文章形式在線發(fā)表了基因組所(大鵬灣實驗室)唐中林團隊的最新研究論文"Multiomics analysis reveals signatures of selection and loci associated with complex traits in pigs",。該研究通過對中外豬種的基因組,、轉(zhuǎn)錄組和甲基化組數(shù)據(jù)進行整合分析,，解析了豬復(fù)雜性狀形成和表型分化的遺傳基礎(chǔ),，揭示了中外品種豬骨骼肌生長發(fā)育和產(chǎn)肉性狀差異等形成的表觀調(diào)控機制,。

經(jīng)過多年的自然選擇和人工選擇,，西方豬種的生長速度和背膘厚等經(jīng)濟性狀受到強烈選擇,，與東方豬種呈現(xiàn)顯著差異,。與表型相關(guān)的關(guān)鍵基因的發(fā)現(xiàn)加速了豬遺傳改良的進展,，但豬復(fù)雜性狀和表型分化的遺傳基礎(chǔ)尚不清楚。研究人員利用PacBio HiFi和 Hi-C等技術(shù)對七個豬種（亞洲野豬,、巴馬香豬,、藏豬、藍塘豬,、大白豬,、巴克夏豬和皮特蘭豬）進行測序，從頭組裝了七個高質(zhì)量的基因組,，并結(jié)合 Sscrofa11.1參考基因組和該團隊之前報道的陸川豬基因組等共9個基因組構(gòu)建了高分辨率的泛基因組,。基于此，研究人員鑒定了134.24 Mb 非冗余非參考序列,、1,099 個新基因和187,927個結(jié)構(gòu)變異 (SV),。為探討脂肪型和瘦型豬的遺傳及表型差異，研究人員進一步對1,081頭豬的全基因組重測序數(shù)據(jù)進行分析,，識別出30,143,962個單核苷酸多態(tài)性（SNPs）和5,496,594個插入缺失（INDELs）,，其中5,277,943個SNPs是本研究新發(fā)現(xiàn)的。通過群體結(jié)構(gòu)分析和選擇掃描分析,，研究人員鑒定到1,625個潛在的受選擇基因,，其中東方家豬和西方家豬受選擇基因分別為925和700個。結(jié)合分子,、細胞實驗驗證,，發(fā)現(xiàn)BRCA1基因突變與豬的脂肪細胞生長以及脂肪沉積相關(guān)，而ABCA3基因的變異與豬的免疫反應(yīng)和肺損傷相關(guān),。

圖1 | 豬泛基因組構(gòu)建和遺傳變異解析

為了探究東方家豬（EAD）與西部家豬（WAD）在產(chǎn)肉性狀上存在顯著差異的分子機制,，研究團隊比較了兩個代表性品種-脂肪型通城豬（TC）和瘦肉型長白豬（LDR）27個時間點的骨骼肌生長發(fā)育軌跡。結(jié)果顯示,，LDR在160日齡時的體重超過TC的兩倍,，兩者在骨骼肌生長發(fā)育上存在不同步的現(xiàn)象。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),，揭示了兩種類型的豬在骨骼肌生長發(fā)育過程中的異時性,，LDR在孕期出生前顯示出更強的肌細胞增殖能力，而TC則在出生前加速了肌細胞的成熟,。對檢測到的4,947個和1,184個在出生前和出生后不同進展的基因（DPGs）做功能富集分析顯示,，LDR加速基因主要涉及細胞周期，而TC加速基因則與細胞分化和成熟相關(guān),。進一步通過全基因組重亞硫酸鹽測序分析（WGBS）發(fā)現(xiàn),，TC的CpG甲基化水平高于LDR。相關(guān)性分析顯示,，選擇性掃除基因在基因體中的調(diào)控關(guān)系增強,，而在啟動子區(qū)域則有所減弱，揭示了自然和人工選擇通過DNA甲基化重塑全局基因表達模式的機制,。其中候選基因GHSR能夠促進肌細胞的增殖,，但抑制其分化和融合，其內(nèi)含子區(qū)域C>T的突變對240日齡時屠宰體重的遺傳效應(yīng)達4.22 kg,。本研究為理解豬表型變異的分子機制和加強豬的遺傳改良計劃提供了重要的理論依據(jù)和寶貴的基因資源,。

圖2 | 東西方豬骨骼肌生長發(fā)育差異

該研究被選為iMeta期刊最新一期封面文章?；蚪M所(大鵬灣實驗室)已出站博士后劉磊（現(xiàn)就職于崖州灣國家實驗室）,、易國強研究員,、博士后姚一龍、劉毓文研究員和凌恩生物科技（深圳）李江等為共同第一作者,，基因組所(大鵬灣實驗室)唐中林研究員,、易國強研究員和瓦赫寧根大學(xué)的Martien A. M. Groenen教授為共同通訊作者?；蚪M所(大鵬灣實驗室)李奎教授和楊亞嵐副研究員,、中山大學(xué)陳瑤生教授和莫德林教授、中國農(nóng)科院畜牧所王立賢研究員,、張龍超研究員和潘章源研究員,、美國農(nóng)業(yè)部動物基因組學(xué)和改良實驗室George E. Liu研究員和高亞輝副教授、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)殷宗俊教授,、黑龍江農(nóng)科院畜牧所劉娣研究員和張冬杰研究員,、廣西獸醫(yī)研究所廖玉英研究員、云南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉永剛教授,、丹麥奧胡斯大學(xué)房齡昭助理教授,、美國北卡羅來納州立大學(xué)蔣紀才助理教授、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)李新建教授和黃河天博士,、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)吳望軍副教授,、江西農(nóng)科院畜牧獸醫(yī)研究所周泉勇副研究員、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉梅副教授等對這項研究提供了幫助,。本研究得到國家重點研發(fā)計劃,、國家自然科學(xué)基金及中國農(nóng)科院重大攻關(guān)任務(wù)等項目資助。

期刊封面

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/imt2.250