藏羊（Tibetan sheep）是我國三大粗毛綿羊品種之一，產(chǎn)于青藏高原及其毗鄰地區(qū)，對高原極端環(huán)境有著很好的適應能力，是經(jīng)過長期自然選擇和人工培育形成的優(yōu)良品種。它具有抗旱、抗寒、抗病強、耐粗飼、遺傳穩(wěn)定等一系列優(yōu)良特性。然而，藏羊同時具有性成熟較晚、繁殖性能和生產(chǎn)力較低的不足。這些不足極大地限制了藏羊養(yǎng)殖的提質增效和產(chǎn)業(yè)競爭力。在以生產(chǎn)為導向的育種過程中，自然選擇和人工選擇極大地改變了綿羊的基因組變異水平。挖掘綿羊高繁殖性的候選基因一直是遺傳育種研究者所追求的目標。

中國科學院西北高原生物研究所動物生態(tài)與資源保護研究團隊針對綿羊重要繁殖性狀（產(chǎn)羔數(shù)和產(chǎn)羔間隔），以連續(xù)三個產(chǎn)羔季節(jié)產(chǎn)多胎（每胎產(chǎn)兩羔或三羔，HF）和產(chǎn)單胎（每胎產(chǎn)一羔，LF）的藏羊為研究對象，整合全基因組關聯(lián)分析、普通轉錄組學、單細胞轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學等多組學研究方法，結合KASP基因分型、實時熒光定量PCR、酶聯(lián)免疫吸附實驗、免疫共沉淀和蛋白質免疫印跡等分子功能驗證實驗，挖掘藏羊產(chǎn)羔數(shù)和產(chǎn)羔間隔關鍵調控元件并揭示其高繁殖力的遺傳調控機制。全基因組關聯(lián)研究表明，BMPR1B基因與產(chǎn)羔數(shù)性狀相關，PAPPA基因與產(chǎn)羔間隔性狀相關。首次構建了藏羊卵巢單細胞圖譜，發(fā)現(xiàn)關鍵基因PAPPA特異性表達在壁層顆粒細胞亞群，且BMPR1B基因在壁層顆粒細胞和固醇生成顆粒亞群高表達。基于單細胞轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學整合分析，發(fā)現(xiàn)PAPPA是刺激卵巢優(yōu)勢卵泡生長發(fā)育和類固醇生成的關鍵候選基因。繁殖主效基因BMPR1B除了非同義突變，首次在藏羊中發(fā)現(xiàn)BMPR1B還存在可變剪接事件調控多胎性狀。該研究結果對分子精準選育提升藏羊繁殖力和實現(xiàn)藏羊產(chǎn)業(yè)提質增效具有重要意義。

相關研究結果以Multiomics analyses provide new insight into genetic variation of reproductive adaptability in Tibetan sheep為題，于3月29日在國際期刊Molecular Biology and Evolution（中國科學院1區(qū)TOP期刊）正式發(fā)表。西北高原所為獨立完成單位，博士研究生韓步鷹為論文第一作者，趙凱研究員為通訊作者。該研究得到青海省自然科學基金計劃（2022-ZJ-901）、青藏高原第二次科學考察（2019QZKK0501）、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（XDA2004010303）、國家育種聯(lián)合攻關項目等資助。

論文連接：https://doi.org/10.1093/molbev/msae058

圖1?BMPR1B的突變和互斥外顯子事件是藏羊連續(xù)產(chǎn)多胎的潛在調控機制

圖2?藏羊卵泡生長和排卵生殖候選基因的主要途徑