近日，南京农业大学动物科技学院/江苏省家畜胚胎工程研究中心肉羊创新团队张艳丽教授课题组联合国内外多家单位在国际著名期刊《基因组蛋白质组与生物信息学报 Genomics, Proteomics & Bioinformatics》（IF:11.5）在线发表了题为“A Developmental Gene Expression Atlas Reveals Novel Biological Basis of Complex Phenotypes in Sheep”的原创性研究成果。该研究构建了大规模的绵羊多组织发育基因表达图谱，为绵羊精准育种和功能基因组学研究提供了重要资源。
绵羊作为重要的经济动物，其复杂经济性状（如羊产品品质、生长速度和繁殖性能）的遗传机制仍未完全解析，这在一定程度上限制了遗传改良和精准育种的效率。虽然全基因组关联研究（Genome-Wide Association Studies，GWAS）已鉴定出众多与这些性状相关的基因位点，但由于致因突变与其附近标记之间存在高度连锁不平衡（linkage disequilibrium，LD），以及数量性状基因座（quantitative trait locus，QTL）的功能注释仍不完善，导致大多数复杂性状的致因基因/变异及其分子机制仍然未知。多组织转录组研究能够为复杂性状的遗传基础提供关键线索。在人类和家畜领域，已有多项功能基因组学研究（如ENCODE、GTEx、FAANG和FarmGTEx）推动了基因功能解析。然而，目前针对绵羊的研究多局限于单一组织或特定发育阶段，缺乏系统性的多组织发育转录组研究，限制了对复杂性状遗传调控机制的深入理解。
该研究通过整合绵羊51种不同组织、覆盖14个发育时间点的1413个RNA-seq样本，构建了一个高分辨率的绵羊发育基因表达图谱（developmental Gene Expression Atlas, dGEA）。这些样本代表了绵羊从胎儿早期、胎儿晚期、出生、羔羊、幼年、成年到老年各个发育时期。利用这一资源鉴定了不同组织和发育时期之间基因表达的动态变化及其调控网络，并解析了绵羊48个单基因性状和12个复杂性状的遗传关联。该研究首次系统性地建立了绵羊发育阶段、组织类型与表型之间的联系，dGEA（https://sheepdgea.njau.edu.cn/）可为绵羊的发育生物学、遗传学、基因组学及育种研究提供重要的参考资源。
该研究发现，多个复杂性状的GWAS信号显著富集于免疫组织、胃肠道和皮肤等组织在产前时期特异性表达的基因，提示早期发育调控对表型形成具有关键作用。此外，通过整合GWAS精细定位结果与dGEA，研究揭示了多个复杂性状的候选基因及其组织和发育时期特异性表达模式。未来，结合单细胞组学、空间转录组学等前沿技术，可进一步完善绵羊基因功能注释，深入解析驱动器官发育和影响生物表型的关键分子机制。
南京农业大学为第一署名单位和通讯单位，南京农业大学动物科技学院钟山青年研究员赵冰茹博士为论文第一作者。南京农业大学张艳丽教授、山东省农业科学院田可川研究员、丹麦奥胡斯大学房灵昭博士、澳大利亚维多利亚农业生物中心（Agribio）Ruidong Xiang博士为论文共同通讯作者。南京农业大学王锋教授、张国敏副教授和新疆畜牧科学院付雪峰研究员等参与了本研究的指导。
本研究获得国家重点研发计划项目（No. 2021YFF1000702）、山东省农业科学院科技创新项目（No. CXGC2023F10）、江苏省揭榜挂帅项目（No. JBGS[2021]113）、江苏省卓越博士后计划（No. 2023ZB584）等项目的资助。
原文链接：https://academic.oup.com/gpb/advance-article/doi/10.1093/gpbjnl/qzaf020/8051909
【编辑：邵传东 校对：邵传东 审核：汪浩】
当前位置: