不同的家豬品種在胸椎和腰椎數(shù)量上高度可變，胸椎與腰椎數(shù)量與豬的體長(zhǎng)密切相關(guān)，是重要的經(jīng)濟(jì)性狀。長(zhǎng)期以來，豬體節(jié)數(shù)量性狀是豬遺傳育種的重要研究方向之一，但胸腰椎數(shù)量的變異與發(fā)育轉(zhuǎn)換機(jī)制目前仍不清楚。由于胸腰椎的體節(jié)發(fā)生過程對(duì)應(yīng)于早期胚胎發(fā)育階段，對(duì)相應(yīng)的收集與研究存在眾多困難，導(dǎo)致這一過程中的基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制研究存在諸多挑戰(zhàn)。

 

　　近期，中國(guó)科學(xué)院院士、中科院昆明動(dòng)物研究所研究員張亞平團(tuán)隊(duì)與合作者通過單細(xì)胞測(cè)序，開展了豬胸腰椎發(fā)育和肋骨發(fā)生過程中的細(xì)胞類群鑒定與發(fā)育階段胸腰椎的基因差異表達(dá)分析。研究通過顯微操作獲取受精后27天家豬胚胎胸腰椎連接處的脊椎和肋骨原基單細(xì)胞，分析發(fā)現(xiàn)胸椎和腰椎在細(xì)胞組成上沒有顯著差異，均有6種類群細(xì)胞，即成骨細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、軟骨、基質(zhì)細(xì)胞、造血內(nèi)皮細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞。胸腰椎雖然在單細(xì)胞類群組成上并無差異，但在子類群的細(xì)胞數(shù)量上存在差異。發(fā)育擬時(shí)間和RNA速率分析發(fā)現(xiàn)胸腰椎發(fā)育和肋骨形成主要有兩個(gè)發(fā)育過程，為成骨作用和血管生成。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，Hoxa10在胸腰椎存在差異表達(dá)，其在胸椎細(xì)胞中幾乎不表達(dá)，在腰椎細(xì)胞中高表達(dá)且主要在成骨細(xì)胞中表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，腰椎成骨細(xì)胞Hoxa10的高表達(dá)主要集中在3'UTR區(qū)域（包含Hoxa10-antisense基因），通過鏈特異的表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)Hoxa10的高表達(dá)主要來自正鏈表達(dá)，推測(cè)在胸腰椎轉(zhuǎn)換過程中存在anti-Hoxa10-antisense的作用。

 

　　該研究成果發(fā)表于Genomics, Proteomics & Bioinformatics。昆明動(dòng)物所博士李建波，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所副研究員王立剛、張龍超，中科院動(dòng)物研究所博士余大為、中科院生物物理研究所副研究員郝俊峰為論文共同第一作者；張亞平和昆明動(dòng)物所副研究員謝海兵，動(dòng)物所博士海棠和中國(guó)農(nóng)科院北京畜牧獸醫(yī)研究所研究員王立賢為論文共同通訊作者。

 

　　該研究得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）的資助。

 

　　家豬胸腰椎發(fā)育轉(zhuǎn)換基因表達(dá)調(diào)控研究取得進(jìn)展