昆明动物所等在家猪胸腰椎发育转换基因表达调控研究中取得进展

　　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，中国科学院院士、中科院昆明动物研究所研究员张亚平团队与合作者通过单细胞测序，开展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，均有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。 

　　研究成果以Single-cell RNA-sequencing reveals thoracolumbar vertebra heterogeneity and rib-genesis in pigs为题，发表于Genomics, Proteomics & Bioinformatics。昆明动物所博士李建波、中国农业科学院北京畜牧兽医研究所副研究员王立刚、中科院动物研究所博士余大为、中科院生物物理研究所副研究员郝俊峰和中国农业科学院北京畜牧兽医研究所副研究员张龙超为论文的共同第一作者，张亚平和昆明动物所副研究员谢海兵，动物所博士海棠和中国农科院北京畜牧兽医研究所研究员王立贤为论文的共同通讯作者。 

　　该研究得到中国科学院战略性先导专项(A类)的资助。 

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

昆明动物所等在家猪胸腰椎发育转换基因表达调控研究中取得进展