多组织转录组分析揭示家鸡基因组注释新进展：功能注释扩展与等位基因特异性表达图谱构建

本研究通过20种鸡组织/细胞的RNA测序数据，更新了家鸡(Gallus gallus)基因组注释，鉴定出110,930个转录本(含37,000新转录本)和11,530个等位基因特异性表达(ASE)基因，揭示了生殖/肌肉组织的特异性异构体，为FAANG计划提供重要资源，对家禽抗病育种和肉质改良具有重要价值。

　　

家鸡作为全球最重要的经济禽类之一，其基因组注释的完善对农业和生物医学研究具有重要意义。尽管目前NCBI和Ensembl数据库已收录约19,000个编码基因和13,000个非编码基因，但转录本多样性和功能注释仍存在显著缺口。特别是在组织特异性表达、等位基因失衡等调控机制方面，现有注释远未达到精准育种和疾病防控的需求。这些问题严重制约了通过基因组选择提升家禽生产性能和抗病能力的进程。

针对这一现状，Western University of Health Sciences等机构的研究人员开展了大规模多组织转录组分析。研究团队采集了肾脏、输卵管(包括膨大部、峡部和壳腺部)、胸肌/腿肌等20种组织/细胞样本，结合FAANG联盟先前数据，采用Illumina NovSeq 6000平台进行双端150bp测序。通过StringTie进行转录本组装、FEELnc预测lncRNA、ASEReadCounter分析等位基因表达，最终在《Genomics》发表了这项突破性成果。

研究结果首先在"转录组注释与表征"部分揭示：与NCBI参考基因组相比，研究鉴定出110,930个转录本，其中33%为新型转录本（含3,031个全新基因），平均每个基因存在4.5种异构体。通过牛津纳米孔长读长测序验证，94.6%的预测转录本得到确认。

"转录异构体特征"部分显示：9,326个组织特异性(TS)转录本(τ≥0.99)中，卵巢和肾脏占比最高。KEGG分析发现这些TS转录本显著富集于代谢通路、钙信号通路等32个通路，其中CYP19A1(细胞色素P450芳香酶)等基因的卵巢特异性表达与雌激素合成密切相关。

在"编码与非编码RNA预测"中，FEELnc分类显示76.7%新转录本为lncRNA，其平均长度(9.1kb)显著长于mRNA(5.2kb)。结构域分析发现免疫球蛋白、锌指等保守域，以及逆转录酶(ERV相关)等特殊域。特别值得注意的是"II类新型异构体"中，位于Z染色体的MSTRG.2242基因在雌性生殖道高表达，其睾丸可溶性腺苷酸环化酶(sAC)结构域提示其在繁殖中的潜在作用。

"等位基因特异性表达(ASE)分析"取得关键发现：从5,764,206个变异中鉴定出170,319个独特ASE SNP，其中19%为未注释变异。免疫系统显示最强的ASE模式，巨噬细胞(D0)含32,505个ASE SNP。高影响力变异分析发现IRF1(干扰素调节因子1)和NFYB(核转录因子YB)等免疫相关转录因子存在剪接变异。通过GeneiASE确定的11,530个ASE基因中，92个呈现组织特异性ASE模式，如卵巢中AMH(抗穆勒氏管激素)和CYP19A1的等位失衡。

"系统特异性表达"部分显示：肌肉系统存在19,012个TS转录本，其中MYH7B(肌球蛋白重链7B)和LMOD2(平滑肌调节蛋白2)等收缩相关基因在腿肌高表达；生殖系统18,250个TS转录本中，壳腺部特异性表达的LRRC46(富含亮氨酸重复蛋白46)与纤毛功能相关。差异表达分析揭示：胸肌与腿肌比较发现2,187个差异基因，胸肌高表达细胞周期相关基因(如CDKN1A)，而腿肌富集钙信号通路基因(如ATP2A2)；输卵管各段比较发现OVAL(卵清蛋白)基因家族表达模式存在区域特异性。

这项研究通过建立最全面的家鸡转录组图谱，将已知转录本数量提升66%，填补了33%的注释空白。其创新性体现在三方面：首先，首次系统绘制了鸡多组织ASE图谱，揭示免疫系统存在最强的等位失衡；其次，发现3,000余个全新基因，其中60.4%为lncRNA，扩展了对非编码基因组功能的认识；最后，通过肌肉/生殖系统差异表达分析，为肉质改良和繁殖性能提升提供了分子靶点，如PROCA1(前列腺癌相关蛋白1)等基因的调控机制。这些成果不仅为FAANG计划提供了关键资源，更为家禽育种从"数量遗传"向"精准设计"转型奠定了理论基础。值得注意的是，研究中发现的 scaffold区域新型基因，提示当前鸡基因组组装仍存在缺口，未来需结合三代测序技术进一步完善。该研究建立的转录本数据库已作为重要补充整合至NCBI和Ensembl，将持续推动禽类功能基因组学研究的发展。