中国农业科院牧医所李俊雅团队发表J ANIM SCI BIOTECHNOL(IF=7.9)|| 多组学整合揭示肉牛复杂经济性状的关键效应组织和细胞类型
- 2026-10-17 22:22:05
中国农业科院牧医所李俊雅团队发表J ANIM SCI BIOTECHNOL(IF=7.9)|| 多组学整合揭示肉牛复杂经济性状的关键效应组织和细胞类型近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所肉牛遗传育种科技创新团队在国际期刊《Journal of Animal Science and Biotechnology》发表题为“Integrating bulk and single-cell RNA sequencing with GWAS reveals regulatory networks underpinning complex traits in beef cattle”的研究论文。该研究整合肉牛多性状全基因组关联分析、多组织转录组和单细胞转录组数据，系统鉴定了肉牛胴体、肉品质和脂肪酸组成等重要经济性状的潜在效应组织和关键细胞类型，为解析肉牛复杂性状的遗传调控机制提供了新的研究视角。 
研究背景 胴体产量、肉品质和脂肪酸组成是肉牛遗传改良的重要目标性状，通常受到多个遗传变异、组织和细胞类型的共同调控。全基因组关联分析虽然能够定位与复杂性状相关的遗传变异，但大量变异位于基因组非编码区域，难以直接确定其作用基因、效应组织及细胞类型。 然而，肉牛重要经济性状究竟主要通过哪些组织和细胞发挥遗传效应，仍缺乏系统研究。近年来，全基因组关联分析与多组织、单细胞转录组数据的联合应用，为定位复杂性状的相关组织和关键细胞类型、解析遗传变异的特异性调控机制提供了新的技术路径。为此，研究团队整合华西牛和中国西门塔尔牛20个重要经济性状的GWAS数据、47种组织的转录组数据，以及8种性状相关组织的单细胞或单核转录组数据，构建了从遗传变异到效应组织和关键细胞类型的多层次分析框架。 
图1. 论文图形摘要概述 研究结果 1. 鉴定肉牛复杂经济性状的潜在效应组织 研究团队首先将20个经济性状的GWAS信号与47种组织的基因表达特征进行整合分析，发现不同类别性状呈现出明显的组织特异性富集模式。棕榈酸（C16:0）和花生四烯酸（C20:4）等脂肪酸性状的遗传信号主要富集于肝脏，表明肝脏可能是调控肉牛脂肪酸合成与代谢的重要效应组织。背最长肌重等胴体性状与背最长肌密切相关，大理石花纹和胴体重等性状还在肾皮质和肾髓质中呈现较强富集。肉品质性状如总脂肪含量则与骨髓相关。 
图2. 肉牛复杂经济性状相关效应组织的鉴定 2. 解析肉牛复杂经济性状的关键效应细胞类型 根据组织层面的分析结果，研究团队进一步对背最长肌、肝脏、延髓、肾皮质、肾髓质、瘤胃、肋软骨和骨髓等8种组织开展单细胞或单核转录组分析，共获得72,736个高质量细胞或细胞核，鉴定出38种细胞类型。研究发现，肌纤维与眼肌面积、背膘厚度、胴体重、瘦肉率和背最长肌重等胴体性状显著相关；肝细胞与棕榈酸、花生四烯酸、二十碳二烯酸和粗蛋白含量显著相关；成纤维/脂肪生成祖细胞和间充质祖细胞与大理石花纹显著相关；延髓小胶质细胞与棕榈油酸等不饱和脂肪酸性状呈特异关联。进一步分析鉴定出肌纤维、肝细胞和小胶质细胞中的关键转录因子及其调控网络，揭示了其在肌肉生长、脂质代谢和免疫代谢中的潜在作用，并提示脂肪酸性状可能受到肝脏与中枢神经系统的协同调控。 
图3. 肉牛复杂经济性状相关关键细胞类型的鉴定 研究结论 该研究通过整合GWAS、多组织转录组和单细胞转录组数据，构建了肉牛复杂经济性状从遗传信号到效应组织和关键细胞类型的系统分析框架，揭示了肝脏、背最长肌、肾脏、软骨和骨髓等组织，以及肌纤维、肝细胞、成纤维/脂肪生成祖细胞和小胶质细胞等细胞类型在不同性状形成中的潜在作用。 研究结果为肉牛重要经济性状的功能基因挖掘、组织和细胞特异性调控机制研究提供了重要依据，也为开展细胞类型导向的精准分子育种和大规模分子表型研究提供了参考。 作者简介 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所已毕业硕士研究生张博玉为论文第一作者，郑彩宏研究员和李俊雅研究员为论文共同通讯作者。本研究得到科技创新2030重大项目、国家重点研发计划、中国农业科学院科技创新工程和国家肉牛牦牛产业技术体系等项目的支持。 论文链接：https://doi.org/10.1186/s40104-026-01471-2 近 期 推 荐 《中国畜禽种业》2027年专题征集 《中国畜禽种业》2026专题征稿 || 生物物理学与畜禽高效育种 《中国畜禽种业》第二轮青年编委招募启事 关于开展盛志廉先生诞辰100周年纪念专刊学术论文征稿的通知 关于开展牦牛种业专刊征稿的通知 《中国畜禽种业》2026专题征稿||畜禽数量遗传学与统计基因组学专题 关于开展畜禽种质资源保护利用专题征稿的通知畜禽新品种配套系培育及性能挖掘征稿启事
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