藏羊（Tibetan sheep）是我國(guó)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(duì)高原極端環(huán)境有著很好的適應(yīng)能力，是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(qiáng)、耐粗飼、遺傳穩(wěn)定等一系列優(yōu)良特性。然而，藏羊同時(shí)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(zhì)增效和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在以生產(chǎn)為導(dǎo)向的育種過(guò)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(biāo)。

中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所動(dòng)物生態(tài)與資源保護(hù)研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)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(gè)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?yàn)檠芯繉?duì)象，整合全基因組關(guān)聯(lián)分析、普通轉(zhuǎn)錄組學(xué)、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等多組學(xué)研究方法，結(jié)合KASP基因分型、實(shí)時(shí)熒光定量PCR、酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)、免疫共沉淀和蛋白質(zhì)免疫印跡等分子功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，挖掘藏羊產(chǎn)羔數(shù)和產(chǎn)羔間隔關(guān)鍵調(diào)控元件并揭示其高繁殖力的遺傳調(diào)控機(jī)制。全基因組關(guān)聯(lián)研究表明，BMPR1B基因與產(chǎn)羔數(shù)性狀相關(guān)，PAPPA基因與產(chǎn)羔間隔性狀相關(guān)。首次構(gòu)建了藏羊卵巢單細(xì)胞圖譜，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵基因PAPPA特異性表達(dá)在壁層顆粒細(xì)胞亞群，且BMPR1B基因在壁層顆粒細(xì)胞和固醇生成顆粒亞群高表達(dá)?；趩渭?xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)整合分析，發(fā)現(xiàn)PAPPA是刺激卵巢優(yōu)勢(shì)卵泡生長(zhǎng)發(fā)育和類固醇生成的關(guān)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(diào)控多胎性狀。該研究結(jié)果對(duì)分子精準(zhǔn)選育提升藏羊繁殖力和實(shí)現(xiàn)藏羊產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效具有重要意義。

相關(guān)研究結(jié)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(guó)際期刊Molecular Biology and Evolution（中國(guó)科學(xué)院1區(qū)TOP期刊）正式發(fā)表。西北高原所為獨(dú)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(xué)基金計(jì)劃（2022-ZJ-901）、青藏高原第二次科學(xué)考察（2019QZKK0501）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA2004010303）、國(guó)家育種聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)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(diào)控機(jī)制

圖2?藏羊卵泡生長(zhǎng)和排卵生殖候選基因的主要途徑