《猪等位基因不平衡表达时空特异性研究》

杨杰，华南农业大学教授

2024年8月6日，在“第六届中国猪业科技大会”的“遗传与育种”专题上，华南农业大学杨杰教授做了以“猪等位基因不平衡表达时空特异性研究”为题的报告。以下是杨教授分享的精彩内容。

一、研究背景

等位基因特异性表达是引起猪品种间杂交优势和品种内遗传多样性的重要因素。基因调控变异导致的基因表达量及时空分布差异是动物表型多样性形成的重要因素。基因表达与亲本基因型效应密切相关，并受复杂的顺式/反式作用调控。eQTL mapping需要基于大群体、遵循双等位基因表达的基本假设，忽略等位基因不平衡表达的影响。等位基因特异性表达（ASE）现象是指相同位点上两个等位基因的表达水平具有显著差异，能显著影响基因的表达量。ASE的主要类型有亲本决定型（POE）和等位基因决定型（AGE），POE基因与基因组印记相关，AGE基因可能与杂交优势相关。

二、研究目的、意义及技术路线

以瘦肉型猪杜洛克和培育品种鲁莱猪正反交为模型，针对4个发育时期和4种重要组织，结合全基因组测序、链特异性转录组及染色质开放区测序、甲基化测序，分析猪杂交过程中基因表达时空变化，探究ASE的遗传机制，筛选印记基因、品种优势基因等。

三、研究结果

1. 基因时空表达特性：（1）超过95%的基因在不同发育时期、不同组织中的表达量动态变化，在不同组织中鉴定到组织特异性表达基因；（2）不同时期特异性表达基因：时期特异性表达基因的数量明显少于组织特异性表达基因的数量，基本不存在多个组织同时出现发育时期特异性表达的情况，组织特异性表达在发育早期已确定并相对稳定；（3）染色质可及性的动态变化：转录起始位点附近的染色质可及性最高，通过聚类分析可观察到发育时期区分，基因的表达丰度与启动子的开放程度具有明显一致性，组织特异性染色质可及性是决定组织特异性基因表达的关键因素；（4）不同组织甲基化水平变化：猪基因组的CpG位点的甲基化水平可以形成以组织类型为cluster的分布，甲基化水平大脑＞肌肉＞肝脏＞胚胎，启动子区域甲基化水平低，转录起始位点最低；（5）甲基化水平与染色质可及性、基因表达量关系：基因表达量与启动子区域的甲基化水平呈显著负相关，位于基因启动子区域的染色质可及性强度与该区域的甲基化水平呈显著负相关。

2. 基因不平衡表达特性：（1）不同组织和发育时期的等位基因特异性表达：鉴定到多个POE、AGE基因，其中17个POE基因可能为潜在印记基因，POE基因具备组织特异性、时期特异性，AGE基因也具有成簇分布特征（程度弱于POE基因，但在基因组中分布更广泛），AGE基因功能富集分析发现不同猪种优势表达基因主要富集通路与各猪种自身优良特质相符；（2）染色质可及性对于等位基因特异性表达的影响：POE基因和AGE基因的表达偏好评分与基因调控区的染色质开放程度偏好评分呈显著正相关，双等位基因染色质可及性的差异往往伴随着双等位基因不平衡表达。

文稿整理：马福平（中国农业大学）