近日，av在线于太永教授课题组在家猪环境适应遗传机制研究方面取得新进展，相关成果以“Integrative genotype-environment association and single-cell transcriptomic analyses identify candidate mechanisms of environmental adaptation in pigs”为题，发表于国际期刊《Molecular Biology and Evolution》。该研究整合全球146个猪群体（含1151个个体）的全基因组重测序数据、环境信息以及高低海拔猪肺组织单细胞转录组数据，从群体基因组和细胞转录调控两个维度系统解析了家猪对不同生态环境适应的遗传基础，并鉴定出与高海拔适应相关的关键候选基因和调控通路。已毕业博士李栋（现为江西农业大学猪遗传改良与种质创新全国重点实验室博士后）、在读博士研究生袁甜甜、在读硕士研究生李响和全瑜为论文共同第一作者，于太永教授和瓦赫宁根大学Martijn F. L. Derks为共同通讯作者。

在长期驯化、迁徙和人工选择过程中，家猪形成了丰富的地方适应性表型。传统研究多通过不同品种间的选择信号比较寻找适应性候选基因，难以系统解析基因组变异与环境变量之间的关系。在此背景下，课题组整合温度、降水、紫外辐射、土壤性质和海拔等18个环境指标，并采用RDA、BayPass和LFMM三种互补的基因型—环境关联分析方法，进行景观基因组学研究。结果显示，不同环境因子对应不同的基因组关联模式，三种方法共同鉴定出紫外线辐射相关候选基因28个和海拔相关候选基因20个，并在降水和紫外辐射相关区域发现CYP2C33、MKI67、TRPA1、RIF1等一系列候选基因，为解析家猪复杂环境适应提供了新的遗传资源。

图1：RDA、Baypass和LFMM基因组变异与18种环境因子分析

在高海拔适应性研究中，团队进一步聚焦海拔关联信号，在17号染色体鉴定到候选基因ASXL1。该区域在高、低海拔猪群间呈现明显不同的单倍型结构，其中g.17:36,016,043A>G变异在高海拔猪群中的频率为61%，在低海拔猪群中仅为4%；同时表现出较高的群体遗传分化和核苷酸多样性差异。基于上述结果，研究进一步利用藏猪和低海拔商业猪肺组织开展了单细胞转录组分析，以探索高原环境相关遗传信号在不同细胞类型中的潜在调控特征。

图2：基因组与环境因子关联分析筛选高海拔适应性候选基因

单细胞转录组分析共获得105,444个高质量肺细胞，鉴定出13类主要细胞群，并进一步划分出AT1、AT2、Club、Ciliated和EEF1B2^+ Club等肺上皮细胞亚群。研究发现，高、低海拔猪群之间多个肺上皮细胞亚群比例和细胞状态存在差异，藏猪中JAG1–NOTCH2相关细胞通讯增强。同时，ASXL1在多个肺上皮细胞亚群中呈现细胞类型特异性表达，并在两组猪间显著差异表达；结合虚拟基因敲除及调控组学信息，进一步提示ASXL1可能参与与高海拔适应相关的细胞调控过程。

图3：高低海拔猪肺组织单细胞图谱构建与分析

该研究将景观基因组学与单细胞转录组学相结合，构建了从环境关联遗传变异到细胞调控过程的多尺度研究框架。研究鉴定了ASXL1和NOTCH等与高海拔适应相关的候选调控基因，丰富了对家猪环境适应性的遗传基础和细胞调控特征的认识，也将为开展猪抗逆性状的遗传改良提供了候选基因资源和理论依据。

本研究得到十四五国家重点研发计划项目（2021YFD1301200）、生物育种国家科技重大专项（2023ZD04044）、陕西省农业关键核心技术攻关重点研发计划（2025NYGG006）和陕西省现代农业产业技术体系（2025）等资助。感谢av在线 高性能计算平台提供计算资源。

原文链接：//doi.org/10.1093/molbev/msag260