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张亚平课题组在家猪胸腰椎发育转换基因表达调控研究中取得进展
2021-11-23 来源:分子进化与基因组多样性学科组 作者:
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  不同的家猪品种在胸椎和腰椎数量上高度可变,胸椎与腰椎数量与猪的体长密切相关,是重要的经济性状。长期以来,猪体节数量性状是猪遗传育种的重要研究方向之一,但胸腰椎数量的变异与发育转换机制目前仍不清楚。由于胸腰椎的体节发生过程对应于早期胚胎发育阶段,对相应的收集与研究存在众多困难,导致这一过程中的基因表达调控机制研究存在诸多挑战。 

  近期,张亚平研究团队与合作者通过单细胞测序解析了猪胸腰椎发育和肋骨发生过程中的细胞类群鉴定与发育阶段胸腰椎的基因差异表达分析。研究通过显微操作获取受精后27天家猪胚胎胸腰椎连接处的脊椎和肋骨原基单细胞,分析发现胸椎和腰椎在细胞组成上没有显著差异,均由6种类群细胞:成骨细胞,成纤维细胞,软骨,基质细胞,造血内皮细胞,间充质干细胞。胸腰椎虽然在单细胞类群组成上并无差异,但在子类群的细胞数量上存在差异。发育拟时间和RNA速率分析发现胸腰椎发育和肋骨形成主要有两个发育过程,为成骨作用和血管生成。进一步分析发现,Hoxa10在胸腰椎存在差异表达,其在胸椎细胞中几乎不表达,在腰椎细胞中高表达且主要在成骨细胞中表达。发现腰椎成骨细胞Hoxa10的高表达主要集中在3’UTR区域(包含Hoxa10-antisense基因),通过链特异的表达分析发现Hoxa10的高表达主要来自正链表达,推测在胸腰椎转换过程中存在anti-Hoxa10-antisense的作用。 

  相关工作已以Single-cell RNA-sequencing reveals thoracolumbar vertebra heterogeneity and rib-genesis in pigs为题发表于Genomics, Proteomics & Bioinformatics。中科院昆明动物所的李建波博士、中国农科院北京畜牧兽医研究所的王立刚副研究员、中科院动物所的余大为博士、中科院生物物理所的郝俊峰副研究员和中国农科院北京畜牧兽医研究所的张龙超副研究员为论文的共同第一作者,中科院昆明动物所的张亚平院士和谢海兵副研究员,中科院动物所的海棠博士和中国农科院北京畜牧兽医研究所的王立贤研究员为论文的共同通讯作者。 

  上述研究得到了中国科学院战略性先导专项(A)的资助。 

  论文全文链接:https://doi.org/10.1016/j.gpb.2021.09.008 

   


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