6月17日，四川農業大學動科學院“豬遺傳育種團隊”在《Nature Communications》上在線發表了題為“《豬不同組織基因轉錄調控圖譜揭示組織特性及轉錄進化動態》（A Pig BodyMap Transcriptome reveals Diverse Tissue Physiologies and Evolutionary Dynamics of Transcription）”的研究論文。該研究為深入解析豬肉質性狀形成的分子機理，并為下一步分子育種的開展提供了重要基礎數據和理論支撐，同時也為促進豬作為人類生物學和疾病的生物學模型奠定了基礎。
長得快更好吃 保衛地方豬種
該研究特別針對豬重要經濟性狀——骨骼肌生長開展研究。骨骼肌是動物軀體最重要的組成部分，占到產肉動物體重的約40%。肌纖維作為骨骼肌的主要組成單元，分為慢速氧化型（I型）、快速氧化型（IIa型）、快速酵解型（IIb型）與中間型（IIx型）4種，其類型的差異是影響產肉動物肌肉品質的重要因素之一。過去的大量研究通常將多種骨骼肌視作同一類組織，關于不同部位骨骼肌的遺傳和轉錄調控特性并未有精細、深入地探究。
本次研究利用空間轉錄組學技術，從單根肌纖維分辨率的水平揭示了I、IIa和IIb三種不同肌纖維亞型的在能量代謝、收縮能力等不同生理特性下的轉錄組差異。在我校動物醫學院解剖學專業陳正禮教授的協助下，進一步完整構建了從頭部、前肢、軀干到后肢，共47種不同部位骨骼肌的精細轉錄調控圖譜，并明確了其在能量代謝和收縮特性等方面的分子調控差異，將為農業動物產肉性狀提供重要指導。
豬47種骨骼肌示意圖（上）利用空間轉錄組判定豬單根肌纖維的類型（下）
另一方面，我國地方豬種普遍具有肉質優良，但產肉性能不佳的特點，“與外國豬相比，中國土豬的生長速度更慢，瘦肉率更低。如何充分科學利用我國豐富地方豬種資源，培育兼顧生長性能和瘦肉率的新品種（系），特別是在低背膘厚前提下維持合適的肌內脂肪含量，以確保肉質優良，也是當前農業動物育種領域關注的熱點和難點。”
“豬肉的脂肪分皮下脂肪、肌間脂肪、肌內脂肪三種。通常，我們說的這塊肉太肥，指的是皮下脂肪太厚，而豬肉好吃的關鍵，要看肌內脂肪含量。”金龍介紹說。
該研究在現有豬參考基因組基礎上，補充完善注釋了大量調控性轉錄本，包括19072個lncRNA （長鏈非編碼RNA）， 2440個TUCPs （未知編碼潛能轉錄本）， 48232個circRNAs （環狀RNA）和1245個miRNA （小RNA）。同時采用高通量染色質空間構象捕獲技術（Hi-C）重構了豬脂肪組織的三維基因組空間結構，在二維的“線性”基礎上，提供了基因調控的三維“空間”信息，為下一步分子育種的開展提供了重要基礎數據和理論支撐。
理想的模式動物 助人類攻克疾病
為充分明晰豬作為重要農業動物和代謝相關疾病模式動物的代表性，在四川省人民醫院李貴森教授的協助下，該研究還同時比較了豬與人及其他模式動物基因轉錄調控模式的差異，從啟動子-增強子互作這一典型的染色質空間構象的角度揭示了物種間差異轉錄的調控機理，明晰了大量豬特異性基因調控模式。這也進一步為豬作為人類生物學和疾病的生物學模型奠定了基礎。
該研究受國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目資助。我校動物科技學院金龍副教授為第一作者，唐茜子教授、博士生胡思路等為共同第一作者，唐茜子教授和李明洲教授為共同通訊作者。
哺乳動物同源染色體的空間構象
同期，該團隊師資博士后李晶也受邀在生物信息學/結構生物學權威期刊《Computational and Structural Biotechnology Journal》發表了題為“《深刻理解二倍體基因組的染色質三維空間構象》（Understanding 3D Chromatin Organization in Diploid Genomes）”的綜述文章，回顧梳理了動物染色質空間構象與基因轉錄調控的研究進展。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-23560-8
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2001037021002567
日期：2021-06-21
長得快更好吃 保衛地方豬種
該研究特別針對豬重要經濟性狀——骨骼肌生長開展研究。骨骼肌是動物軀體最重要的組成部分，占到產肉動物體重的約40%。肌纖維作為骨骼肌的主要組成單元，分為慢速氧化型（I型）、快速氧化型（IIa型）、快速酵解型（IIb型）與中間型（IIx型）4種，其類型的差異是影響產肉動物肌肉品質的重要因素之一。過去的大量研究通常將多種骨骼肌視作同一類組織，關于不同部位骨骼肌的遺傳和轉錄調控特性并未有精細、深入地探究。
本次研究利用空間轉錄組學技術，從單根肌纖維分辨率的水平揭示了I、IIa和IIb三種不同肌纖維亞型的在能量代謝、收縮能力等不同生理特性下的轉錄組差異。在我校動物醫學院解剖學專業陳正禮教授的協助下，進一步完整構建了從頭部、前肢、軀干到后肢，共47種不同部位骨骼肌的精細轉錄調控圖譜，并明確了其在能量代謝和收縮特性等方面的分子調控差異，將為農業動物產肉性狀提供重要指導。
豬47種骨骼肌示意圖（上）利用空間轉錄組判定豬單根肌纖維的類型（下）
另一方面，我國地方豬種普遍具有肉質優良，但產肉性能不佳的特點，“與外國豬相比，中國土豬的生長速度更慢，瘦肉率更低。如何充分科學利用我國豐富地方豬種資源，培育兼顧生長性能和瘦肉率的新品種（系），特別是在低背膘厚前提下維持合適的肌內脂肪含量，以確保肉質優良，也是當前農業動物育種領域關注的熱點和難點。”
“豬肉的脂肪分皮下脂肪、肌間脂肪、肌內脂肪三種。通常，我們說的這塊肉太肥，指的是皮下脂肪太厚，而豬肉好吃的關鍵，要看肌內脂肪含量。”金龍介紹說。
該研究在現有豬參考基因組基礎上，補充完善注釋了大量調控性轉錄本，包括19072個lncRNA （長鏈非編碼RNA）， 2440個TUCPs （未知編碼潛能轉錄本）， 48232個circRNAs （環狀RNA）和1245個miRNA （小RNA）。同時采用高通量染色質空間構象捕獲技術（Hi-C）重構了豬脂肪組織的三維基因組空間結構，在二維的“線性”基礎上，提供了基因調控的三維“空間”信息，為下一步分子育種的開展提供了重要基礎數據和理論支撐。
理想的模式動物 助人類攻克疾病
為充分明晰豬作為重要農業動物和代謝相關疾病模式動物的代表性，在四川省人民醫院李貴森教授的協助下，該研究還同時比較了豬與人及其他模式動物基因轉錄調控模式的差異，從啟動子-增強子互作這一典型的染色質空間構象的角度揭示了物種間差異轉錄的調控機理，明晰了大量豬特異性基因調控模式。這也進一步為豬作為人類生物學和疾病的生物學模型奠定了基礎。
該研究受國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目資助。我校動物科技學院金龍副教授為第一作者，唐茜子教授、博士生胡思路等為共同第一作者，唐茜子教授和李明洲教授為共同通訊作者。
哺乳動物同源染色體的空間構象
同期，該團隊師資博士后李晶也受邀在生物信息學/結構生物學權威期刊《Computational and Structural Biotechnology Journal》發表了題為“《深刻理解二倍體基因組的染色質三維空間構象》（Understanding 3D Chromatin Organization in Diploid Genomes）”的綜述文章，回顧梳理了動物染色質空間構象與基因轉錄調控的研究進展。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-23560-8
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2001037021002567
日期：2021-06-21
