多组学整合分析揭示不同尾型绵羊尾脂沉积差异的分子机制与单细胞图谱构建

为解决绵羊尾脂沉积差异的分子机制不明问题，山西农业大学团队通过基因组、转录组和单细胞测序技术，首次构建绵羊尾脂单细胞图谱，鉴定出SESN1/RPRD1A/RASGEF1B等关键调控基因，揭示脂肪细胞分化与免疫微环境互作机制，为家畜育种提供新靶点。该研究发表于《BMC Genomics》。

　　

绵羊尾脂沉积作为环境适应的进化特征，其生理功能与分子调控机制长期备受关注。不同尾型绵羊（细尾、短脂尾、长脂尾）在脂肪沉积能力上存在显著差异，这种差异不仅影响经济性状，更是研究脂代谢调控的理想模型。尽管已知PPARγ和FAS等基因参与调控，但单细胞水平的分子图谱尚未建立，细胞间通讯网络与免疫微环境的互作机制仍是未解之谜。

山西农业大学的研究团队通过创新性整合基因组学、转录组学和单细胞技术，首次系统揭示了绵羊尾脂沉积的分子机制。研究采用600K SNP芯片数据（911只绵羊）、转录组数据（60个样本）和单细胞RNA测序（广灵大尾羊和湖羊），运用选择性清除分析（XP-CLR/FST/π ratio）、加权基因共表达网络分析（WGCNA）和CellChat等前沿技术。

基因组分析发现，通过三种选择信号分析方法共筛选到550个共同基因，包括GSK3B、FOXO4等28个脂代谢相关基因，其中BMP2、VEGFA等已知基因与脂肪细胞增殖分化密切相关。转录组差异分析鉴定出1,311个差异基因（DEGs），WGCNA进一步锁定359个模块基因，功能富集显示这些基因参与胰岛素受体响应和生长激素调控。

单细胞图谱构建取得突破性进展，从19,471个细胞中鉴定出10种细胞类型，包括脂肪细胞（9,059个）和9类免疫细胞（B细胞、CD8⁺T细胞等）。广灵大尾羊与湖羊脂肪细胞的1,414个DEGs显著富集于PI3K-Akt、AMPK等信号通路。多组学交叉鉴定出三个核心调控基因：SESN1（调控p53和TORC1通路）、RPRD1A（参与mRNA加工）和RASGEF1B（激活Ras信号），这些基因在脂肪细胞中呈现尾型特异性表达模式。

伪时序分析揭示了脂肪细胞分化轨迹：从CD44⁺脂肪干细胞→PPARγ⁺前脂肪细胞→两种成熟脂肪细胞亚型的动态过程。细胞通讯分析发现，当脂肪细胞作为信号输出者时，广灵大尾羊中LAMININ、COLLAGEN等通路显著激活；而作为受体时，PTN、PERIOSTIN通路在两种尾型中均高表达。特别值得注意的是，脂肪细胞通过ADGRA通路与单核细胞的特异性互作存在尾型差异。

该研究首次绘制了绵羊尾脂单细胞图谱，阐明脂肪沉积差异不仅涉及脂肪细胞分化增殖，更与免疫细胞互作和细胞外基质重塑密切相关。发现的SESN1/RPRD1A/RASGEF1B等分子标记物，为家畜分子设计育种提供了新靶点。研究建立的跨组学分析框架，也为人类代谢疾病研究提供了重要参考模型。未来通过扩大样本验证这些靶基因的功能，将有望培育出具有理想尾型特征的新品种。