近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院/江蘇省家畜胚胎工程研究中心肉羊創(chuàng)新團(tuán)隊張艷麗教授課題組聯(lián)合國內(nèi)外多家單位在國際著名期刊《基因組蛋白質(zhì)組與生物信息學(xué)報Genomics, Proteomics & Bioinformatics》（IF:11.5）在線發(fā)表了題為“A Developmental Gene Expression Atlas Reveals Novel Biological Basis of Complex Phenotypes in Sheep”的原創(chuàng)性研究成果。該研究構(gòu)建了迄今為止最大規(guī)模的綿羊多組織發(fā)育基因表達(dá)圖譜，為綿羊精準(zhǔn)育種和功能基因組學(xué)研究提供了重要資源。

綿羊作為重要的經(jīng)濟(jì)動物，其復(fù)雜經(jīng)濟(jì)性狀（如羊產(chǎn)品品質(zhì)、生長速度和繁殖性能）的遺傳機制仍未完全解析，這在一定程度上限制了遺傳改良和精準(zhǔn)育種的效率。雖然全基因組關(guān)聯(lián)研究（Genome-Wide Association Studies，GWAS）已鑒定出眾多與這些性狀相關(guān)的基因位點，但由于致因突變與其附近標(biāo)記之間存在高度連鎖不平衡（linkage disequilibrium，LD），以及數(shù)量性狀基因座（quantitative trait locus，QTL）的功能注釋仍不完善，導(dǎo)致大多數(shù)復(fù)雜性狀的致因基因/變異及其分子機制仍然未知。多組織轉(zhuǎn)錄組研究能夠為復(fù)雜性狀的遺傳基礎(chǔ)提供關(guān)鍵線索。在人類和家畜領(lǐng)域，已有多項功能基因組學(xué)研究（如ENCODE、GTEx、FAANG和FarmGTEx）推動了基因功能解析。然而，目前針對綿羊的研究多局限于單一組織或特定發(fā)育階段，缺乏系統(tǒng)性的多組織發(fā)育轉(zhuǎn)錄組研究，限制了對復(fù)雜性狀遺傳調(diào)控機制的深入理解。

該研究通過整合綿羊51種不同組織、覆蓋14個發(fā)育時間點的1413個RNA-seq樣本，構(gòu)建了一個高分辨率的綿羊發(fā)育基因表達(dá)圖譜（developmental Gene Expression Atlas, dGEA）。這些樣本代表了綿羊從胎兒早期、胎兒晚期、出生、羔羊、幼年、成年到老年各個發(fā)育時期。利用這一資源鑒定了不同組織和發(fā)育時期之間基因表達(dá)的動態(tài)變化及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并解析了綿羊48個單基因性狀和12個復(fù)雜性狀的遺傳關(guān)聯(lián)。該研究首次系統(tǒng)性地建立了綿羊發(fā)育階段、組織類型與表型之間的聯(lián)系，dGEA（https://sheepdgea.njau.edu.cn/）可為綿羊的發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)及育種研究提供重要的參考資源。

全文摘要圖

該研究發(fā)現(xiàn)，多個復(fù)雜性狀的GWAS信號顯著富集于免疫組織、胃腸道和皮膚等組織在產(chǎn)前時期特異性表達(dá)的基因，提示早期發(fā)育調(diào)控對表型形成具有關(guān)鍵作用。此外，通過整合GWAS精細(xì)定位結(jié)果與dGEA，研究揭示了多個復(fù)雜性狀的候選基因及其組織和發(fā)育時期特異性表達(dá)模式。未來，結(jié)合單細(xì)胞組學(xué)、空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)等前沿技術(shù)，可進(jìn)一步完善綿羊基因功能注釋，深入解析驅(qū)動器官發(fā)育和影響生物表型的關(guān)鍵分子機制。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一署名單位和通訊單位，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院鐘山青年研究員趙冰茹博士為論文第一作者。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張艷麗教授、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院田可川研究員、丹麥奧胡斯大學(xué)房靈昭博士、澳大利亞維多利亞農(nóng)業(yè)生物中心（Agribio）Ruidong Xiang博士為論文共同通訊作者。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)王鋒教授、張國敏副教授和新疆畜牧科學(xué)院付雪峰研究員等參與了本研究的指導(dǎo)。

本研究獲得國家重點研發(fā)計劃項目（No. 2021YFF1000702）、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新項目（No. CXGC2023F10）、江蘇省揭榜掛帥項目（No. JBGS[2021]113）、江蘇省卓越博士后計劃（No. 2023ZB584）等項目的資助。

原文鏈接：https://academic.oup.com/gpb/advance-article/doi/10.1093/gpbjnl/qzaf020/8051909