绵羊垂体染色质可及性与转录组图谱解析：揭示繁殖力调控的分子机制

为解决绵羊繁殖力差异的分子机制问题，南京农业大学的科研团队通过整合ATAC-seq和RNA-seq技术，系统研究了高/低产羔数绵羊垂体的染色质开放性与基因表达特征。研究发现1,567个差异可及区域(DARs)和768个差异表达基因(DEGs)，揭示了CMKLR1、TAFA1等关键基因通过cAMP/钙信号通路调控促性腺激素分泌的分子机制，为家畜遗传改良提供了新靶点。

　　

在畜牧业生产中，绵羊的繁殖效率直接影响经济效益。作为繁殖调控的"指挥中心"，垂体通过分泌促卵泡激素(FSH)和黄体生成素(LH)精确调控生殖活动。然而，为何不同绵羊个体间繁殖力存在显著差异？其背后的表观遗传机制长期以来是个黑箱。传统研究多聚焦于基因序列变异，却忽视了染色质三维结构对基因表达的调控作用。随着表观遗传学的发展，科学家逐渐认识到染色质可及性(指DNA区域被转录因子结合的可达程度)是决定细胞功能的关键因素，但关于绵羊垂体在此方面的研究仍属空白。

南京农业大学的科研团队在《BMC Genomics》发表的研究，首次绘制了绵羊垂体的染色质可及性图谱。研究人员选取中国著名多胎品种湖羊为模型，将连续三胎产羔数≥3只和=1只的个体分别设为高、低繁殖力组，通过ATAC-seq(转座酶可及染色质高通量测序技术)和RNA-seq(转录组测序)技术，结合生物信息学分析，揭示了垂体功能差异的表观遗传基础。

研究首先通过RNA-seq发现高繁殖力组垂体存在768个差异表达基因(DEGs)，其中BDNF、FOS等基因构成蛋白互作网络核心节点。这些基因显著富集于神经活性配体-受体相互作用、cAMP信号通路等生殖相关通路。ATAC-seq则鉴定到1,567个差异可及区域(DARs)，主要分布在启动子和增强子区域。通过整合分析，研究人员锁定CMKLR1、TAFA1和PPP1R17三个关键基因，其表达变化与邻近染色质开放程度显著相关。

在机制探索中，研究发现NR4A2和MEF2等转录因子可能通过改变染色质可及性调控激素分泌。例如，NR4A2能与催乳素(PRL)启动子结合，协同POU1F1调控基因转录。此外，CMKLR1作为脂肪因子chemerin的受体，在促性腺激素细胞中特异性表达，其启动子区域的差异可及性可能影响激素分泌节律。

这项研究首次建立了绵羊垂体表观遗传调控与繁殖性能的关联模型，不仅为理解HPG轴(下丘脑-垂体-性腺轴)调控提供了新视角，更为分子育种提供了CMKLR1等可操作性靶点。未来通过基因编辑或标记辅助选择等技术，有望培育出具有更高繁殖效率的新品种。该成果也提示，跨组学整合分析将成为解析复杂性状遗传基础的重要范式。

研究结论部分强调，染色质可及性差异通过影响转录因子结合和基因表达，最终导致垂体激素分泌功能的改变。这种表观遗传调控机制可能是湖羊高繁殖力的重要成因。讨论中指出，发现的DARs中有34.69%位于基因间区，暗示大量未知的远端调控元件可能参与繁殖调控。尽管研究聚焦于垂体组织，但结合既往关于NR5A1等转录因子在性腺中作用的研究，提示HPG轴不同层级的表观遗传协同可能共同决定繁殖力。

这项研究的创新性在于：首次绘制绵羊垂体表观遗传图谱；建立染色质开放状态与繁殖性状的因果关系；发现CMKLR1等新型调控因子。未来研究可进一步验证这些候选基因在激素分泌中的具体作用机制，并探索其跨组织调控网络。该成果为家畜遗传改良提供了理论依据和技术支撑，对推动畜牧业可持续发展具有重要意义。