近期，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)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(duì)張艷麗教授課題組在國(guó)際知名期刊《Advanced Science》 （IF₅=15.6）在線(xiàn)發(fā)表題為“Comparative Single-Cell Transcriptomic Atlas Reveals the Genetic Regulation of Reproductive Traits”的原創(chuàng)性研究成果。該研究首次構(gòu)建了覆蓋綿羊生殖與中樞神經(jīng)系統(tǒng)組織的高分辨率單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜，并與人類(lèi)對(duì)應(yīng)組織的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)整合，揭示了哺乳動(dòng)物繁殖調(diào)控的保守性與特異性機(jī)制。

  綿羊不僅是全球畜牧業(yè)的重要經(jīng)濟(jì)物種，更是解析哺乳動(dòng)物繁殖調(diào)控的理想大動(dòng)物模型。盡管全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）已經(jīng)鑒定出大量與繁殖性狀相關(guān)的遺傳位點(diǎn)，但這些位點(diǎn)在哪些細(xì)胞類(lèi)型中發(fā)揮作用、如何通過(guò)細(xì)胞間通訊協(xié)調(diào)繁殖功能，仍然缺乏系統(tǒng)性地解析。

  該研究構(gòu)建了首個(gè)覆蓋綿羊15個(gè)生殖系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）組織的高分辨率單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜，同時(shí)結(jié)合GWAS分析，揭示了影響綿羊終生平均產(chǎn)仔數(shù)的關(guān)鍵細(xì)胞類(lèi)型、基因和信號(hào)通路，并提出了UNC5-SLIT-BMP信號(hào)級(jí)聯(lián)協(xié)調(diào)下丘腦-垂體-卵巢（HPO）軸神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)控繁殖力的新模型，為肉羊繁殖性能的遺傳改良提供了潛在靶點(diǎn)。

  為系統(tǒng)解析哺乳動(dòng)物繁殖調(diào)控的進(jìn)化保守機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了綿羊—人類(lèi)跨物種單細(xì)胞整合數(shù)據(jù)集。基于15,748個(gè)直系同源基因的互比分析，整合109萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，鑒定得到76種主要細(xì)胞類(lèi)型，其中71.1%在綿羊與人類(lèi)之間高度保守，表現(xiàn)出相似的基因表達(dá)模式與細(xì)胞譜系特征。研究顯示，綿羊與人類(lèi)在生殖及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞組成、轉(zhuǎn)錄調(diào)控程序及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)方面具有顯著的進(jìn)化同源性。這些發(fā)現(xiàn)不僅為家畜繁殖性狀的分子改良提供了細(xì)胞類(lèi)型特異性的靶點(diǎn)圖譜，也證實(shí)了大型家畜作為人類(lèi)生殖疾病臨床前研究模型的可靠性。

研究通過(guò)構(gòu)建跨物種、多組織的單細(xì)胞圖譜（https://csca.njau.edu.cn/），將遺傳變異精確定位到特定的細(xì)胞類(lèi)型和信號(hào)通路，真正實(shí)現(xiàn)了從“遺傳位點(diǎn)”到“細(xì)胞類(lèi)型”再到“生物學(xué)功能”的機(jī)制解析，為揭示哺乳動(dòng)物生殖調(diào)控的進(jìn)化規(guī)律提供了新視角。相關(guān)成果不僅為肉羊精準(zhǔn)育種與繁殖性能提升提供了重要工具，也為人類(lèi)生殖健康與復(fù)雜性狀的跨物種比較研究奠定了理論基礎(chǔ)。

  南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院趙冰茹副教授和首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院羅漢鵬博士為論文共同第一作者，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張艷麗教授為論文通訊作者。團(tuán)隊(duì)帶頭人王鋒教授為本研究提供了重要指導(dǎo)。本研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高?；緲I(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。

  原文鏈接：http://doi.org/10.1002/advs.202517633