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    動物科學學院張哲/李加琪教授團隊與國內外多團隊合作的最新成果登上Nature Genetics

    來源單位及審核人:動物科學學院 陳宇棟編輯:李彥華審核發布:安沛 發布時間:2024-01-05瀏覽次數:6696

      近日,豬禽種業全國重點實驗室、國家生豬種業工程技術研究中心、廣東省農業動物基因組學與分子育種重點實驗室,華南農業大學動物科學學院張哲/李加琪教授團隊與國內外多個團隊合作在豬基因組學領域取得重要進展。由華南農業大學與丹麥奧胡斯大學、英國愛丁堡大學、美國農業部農業研究局(USDA-ARS)和中國農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”(豬多組織遺傳調控效應圖譜)于2024年1月4日在線發表于國際頂級期刊《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篇發表于該刊物的論文。

      我國是豬肉生產和消費第一大國,2022年全年生豬出欄量達7億頭。鑒定豬重要經濟性狀的育種靶點,解析其遺傳調控機制,研發配套技術并創新運用到實際育種中、培育突破性的中國特色新品種(系)是我們打好種業翻身仗的戰略需求。

      這項研究中,研究團隊整理出豬迄今最大規模的轉錄組大數據集,構建了多組織基因表達譜。研究人員從公共數據庫中收集了來自全球100多個豬品種的所有轉錄組數據和其它多組學數據(scRNA-Seq、WGS、WGBS和Hi-C等),涵蓋了138種組織/細胞類型,獲得了7,095個高質量的RNA-Seq樣本的5種轉錄本(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?;诖?,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據資源。

      項目組通過開展大規模分子QTL定位,首先成功構建豬多組織遺傳調控效應圖譜。研究人員利用34個組織的5,457個非冗余樣本中高質量的分子表型,以及3,087,268個高質量的SNPs基因型數據,進行了順式分子數量性狀基因座(cis-molQTL)定位。通過這一分析,獲得了約1.1億個顯著關聯,涉及254,819個分子表型-組織組合?;诖?,項目組發布了迄今最大規模的豬多組織遺傳調控效應圖譜——PigGTEx Atlas (http://piggtex.farmgtex.org),并通過整合多組學信息,深入探討了遺傳調控變異的特性和分子機制,為進一步深入解析影響豬經濟性狀表型形成的基因調控提供了新資源。 

    遺傳調控效應圖譜涵蓋的34個組織及樣本量

      項目組通過整合遺傳調控效應圖譜,全面系統解析了豬復雜性狀遺傳調控機制。研究人員利用多種統計分析方法將PigGTEx圖譜與268個豬復雜性狀GWAS關聯統計量結果進行整合挖掘,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錄組關聯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,為豬復雜性狀遺傳機制的精準解析提供了分析流程范例。

      為深入發掘豬作為生物醫學模型的潛力,項目組通過遺傳調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控效應。通過對36,448個人類-豬性狀對在11個組織的全轉錄組關聯分析結果比較分析,發現了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控效應。

     

    人豬復雜性狀的共享遺傳調控效應

      華南農業大學是論文第一單位,華南農業大學博士滕金言、副教授高亞輝、博士研究生曾浩南,中國農業科學院深圳農業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、華南農業大學教授張哲、美國農業部農業研究局教授George E. Liu、中國農業科學院深圳農業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。華南農業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)、國家重點研發計劃青年科學家項目(2022YFF1000900)、廣東特支計劃畜禽種業本土創新團隊項目(2019BT02N630)和國家生豬產業技術體系(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

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