这篇文档属于类型a，是一篇关于猪复杂性状遗传基础的原创性研究论文。以下为针对该研究的学术报告：

一、作者与发表信息

本研究由Lei Liu、Guoqiang Yi等来自中国农业科学院深圳农业基因组研究所、广东岭南现代农业实验室、瓦赫宁根大学等19家机构的联合团队完成，通讯作者为Zhonglin Tang和Martien A. M. Groenen。论文于2024年11月19日发表在期刊《iMeta》（DOI: 10.1002/imt2.250），标题为《Multiomics analysis reveals signatures of selection and loci associated with complex traits in pigs》。

二、学术背景

研究领域：动物遗传学与基因组学，聚焦猪的驯化与育种。
科学问题：猪的表型多样性（如脂肪沉积、肌肉生长、免疫性状）的遗传和表观遗传机制尚不明确。
研究动机：
1. 东西方猪种（如中国本土猪与欧洲商业猪）在生长速度、肉质等经济性状上差异显著，但遗传基础未完全解析。
2. 现有研究多基于有限样本或单一组学数据，缺乏整合基因组、转录组和甲基化组的系统性分析。
3. 调控元件（如结构变异、DNA甲基化）在表型分化中的作用亟待探索。
研究目标：
- 构建猪的泛基因组（pan-genome）和遗传变异图谱；
- 鉴定与重要经济性状相关的选择信号（selective sweeps）和功能基因；
- 揭示骨骼肌发育的异时性（heterochrony）调控机制。

三、研究流程与方法

1. 泛基因组构建与变异检测

• 样本与数据：
  
  • 基因组组装：对7个猪种（亚洲野猪、巴马香猪、藏猪、蓝塘猪、大白猪、巴克夏猪、皮特兰猪）进行PacBio HiFi测序（平均覆盖52.8×），结合2个已发表基因组（杜洛克猪、陆川猪），共9个高质量基因组。
    
  • 重测序：1081头猪（涵盖53个中国品种、25个欧洲品种及野生群体）的全基因组数据（45.3 TB）。
    
• 方法：
  
  • 使用Hi-C技术完成染色体级别组装，通过AnchorWave比对鉴定非参考序列（134.24 Mb）和结构变异（SVs, 187,927个）。
    
  • 调用单核苷酸多态性（SNPs, 30,143,962个）和小插入缺失（indels, 5,496,594个）。
    
• 创新点：
  
  • 首次整合多品种基因组构建猪泛基因组，发现1099个新蛋白编码基因；
    
  • 开发基于长读长数据的SV检测流程，灵敏度显著高于短读长方法（96.8%为新发现SV）。
    

2. 选择信号分析

• 群体结构：
  
  • 主成分分析（PCA）和系统发育树显示东西方猪种明显分化，但存在基因渗入（admixture）。
    
• 选择信号鉴定：
  
  • 使用复合似然比（CLR）、群体分化指数（FST）和核苷酸多样性（π）筛选受选择区域。
    
  • 鉴定出227 Mb的选择信号区域，包含1625个候选基因（如BRCA1、ABCA3、GHSR）。
    
• 功能验证：
  
  • BRCA1（chr12:19,812,845）：错义突变（p.G322D）促进脂肪细胞增殖，解释东方猪种高脂肪沉积；
    
  • ABCA3（chr3:39,723,445）：野生型等位基因（C）减轻肺部免疫损伤，与欧洲猪种抗病性相关。
    

3. 骨骼肌发育的异时性分析

• 样本与数据：
  
  • 转录组与甲基化组：162个骨骼肌样本（27个发育阶段，涵盖胚胎期至成年期），来自通城猪（TC，东方肥胖型）和长白猪（LDR，西方瘦肉型）。
    
• 方法：
  
  • 动态时间规整（DTW）算法比较基因表达时序差异，鉴定4947个胚胎期和1184个出生后差异进展基因（DPGs）。
    
  • 全基因组甲基化测序（WGBS）分析DNA甲基化差异（166,265个差异甲基化区域，DMRs）。
    
• 关键发现：
  
  • 发育时序差异：LDR猪胚胎期肌纤维增殖更持久，而TC猪分化更早；
    
  • 表观调控：选择信号重塑甲基化状态（如GHSR基因内CpG-SNP chr13:111,051,076 C>T），影响基因表达时序。
    

4. 功能实验验证

• BDH1基因：
  
  • 东方猪种中272 bp插入增强启动子活性，促进酮代谢和肌纤维增殖；
    
  • 荧光素酶报告实验和qRT-PCR证实其表达差异。
    
• GHSR基因：
  
  • CpG-SNP创建TBX21转录因子结合位点，延缓TC猪的表达进展；
    
  • 过表达实验显示GHSR抑制肌细胞分化但促进增殖。
    

四、主要结果

1. 泛基因组资源：
   
   • 鉴定134.24 Mb非参考序列和1099个新基因，为猪遗传研究提供完整参考。
     
2. 选择信号与性状关联：
   
   • BRCA1和ABCA3的错义突变分别解释脂肪沉积和免疫性状的品种差异。
     
3. 发育异时性机制：
   
   • 东西方猪种骨骼肌发育的时序差异由DNA甲基化和异时性基因（如GHSR、BDH1）调控。
     
4. 应用价值：
   
   • 发现可用于分子育种的遗传标记（如GHSR SNP与屠宰体重显著相关）。
     

五、结论与意义

1. 科学价值：
   
   • 首次系统解析猪表型分化的（表观）遗传基础，提出“选择信号-甲基化-异时性”调控模型。
     
2. 应用前景：
   
   • 为猪的基因组设计育种提供靶点（如优化脂肪沉积或抗病性）；
     
   • 猪作为生物医学模型（如肥胖、肺部疾病）的参考数据。
     

六、研究亮点

1. 多组学整合：结合基因组、转录组和甲基化组，全面解析性状成因。
   
2. 跨品种比较：涵盖78个品种，揭示东西方猪种独立驯化的遗传印记。
   
3. 方法创新：
   
   • 开发基于长读长的SV检测流程；
     
   • 应用DTW算法量化发育异时性。
     
4. 功能验证：通过细胞实验和动物模型验证候选基因的生物学效应。
   

七、其他价值

• 数据公开：所有基因组和组学数据已上传至公共数据库（如NCBI），支持后续研究。
  
• 跨学科意义：为哺乳动物器官发育的进化机制提供新视角。
  

此研究通过多维度数据整合与实验验证，填补了猪复杂性状遗传机制的空白，兼具基础科学价值与农业应用潜力。