雜交豬單倍型分辨率三維基因組特征成功解析

我國是世界第一養豬大國，2023年出欄生豬7.27億頭，占全球總量54.89%。生豬在國計民生、糧食安全和社會穩定中具有重要地位和作用。篩選并鑒定影響豬重要經濟性狀的關鍵基因組變異，挖掘育種靶點，創新性運用到實際育種中，能有效加速優質高產豬新品種（系）的培育進程。因此，系統鑒定豬基因組中的調控元件并分析其參與的三維基因組遠程互作，探究非編碼序列變異對基因轉錄調控的影響，對于挖掘和明確具有重要育種價值的分子靶點具有重要意義。

已有研究表明二倍體生物的同源染色體在基因轉錄、表觀修飾、染色質可及性、染色質復制時間等方面存在差異。但目前三維基因組研究往往分析二倍體基因組的平均染色質空間構象特征，對同源染色體間的結構和調控功能差異缺乏有效解析。

近日，Genome Research雜志發表了四川農業大學動物科技學院/豬禽種業全國重點實驗室主導完成的題為《雜交豬單倍型分辨率的三維基因組特征》的論文。

該研究通過構建我國地方豬種——藏豬和歐洲豬種——巴克夏的正反交F1代群體，利用原位Hi-C技術重構了骨骼肌等來自不同胚層的代表性組織的單倍型三維基因組圖譜，并從染色質區室（Compartments）、拓撲結構域（TADs）、增強子與啟動子互作（PEIs）等多個尺度解析了染色質空間構象在同源染色體間、組織間、正反交間和中歐豬種間的差異。精細解析了豬基因組中同源染色體在空間分布上的一系列高維結構特征。發現同源染色體間的空間構象差異與基因組印跡現象密切相關。

同時，該研究在單倍型水平量化了基因組序列變異和組蛋白修飾（H3K4me3和H3K27ac）對遠距離啟動子-增強子互作的影響，并推測這種由序列或表觀差異引起的互作改變可能是導致中歐親本豬種間骨骼肌表型巨大差異的重要因素。

以上研究結果為深入解析豬染色質空間構象調控基因轉錄的機制提供了新見解，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。

雜交豬同源染色體的三維空間構象

該研究得到國家重點研發計劃“蛋白質機器與生命過程調控”重點專項和四川省“十四五”川豬重大科技專項等項目資助。