中国地方猪种体长纬度适应性进化的遗传机制解析

为解决中国地方猪种体长随纬度变化的遗传机制问题，研究人员通过构建高质量内江猪基因组，结合297头中国地方猪和6头野猪的全基因组数据，揭示了AFF4基因通过调控成骨分化驱动体长纬度适应性进化的新机制。该研究不仅丰富了猪基因组资源，为畜禽适应性进化研究提供了重要范式，发表于《BMC Biology》具有重要理论价值和应用前景。

　　

在全球气候变化和畜禽种质资源保护的背景下，动物表型如何响应地理环境变化一直是进化生物学的研究热点。中国作为世界上猪种资源最丰富的国家之一，其地方猪种在体型、抗逆性等方面展现出显著的纬度梯度变异，尤其是体长与纬度呈现显著正相关现象。然而，这种适应性变异的分子机制长期未被阐明，制约了畜禽遗传资源的精准保护和利用。

四川农业大学的研究团队以具有典型中国猪种特征的内江猪（Neijiang pig）为研究对象，通过PacBio长读长测序结合Hi-C（染色质构象捕获技术）技术，首次构建了染色体级别的高质量内江猪参考基因组（contig N50达77.1 Mb）。研究人员整合297头覆盖中国主要地理区域的地方猪和6头中国野猪的全基因组数据，结合表型测量、群体遗传学和功能实验等多维度证据，系统解析了猪体长纬度适应的遗传基础。该研究成果发表于《BMC Biology》，为理解畜禽环境适应性进化提供了新视角。

研究主要采用四大关键技术：1）PacBio Sequel II平台结合Hi-C技术完成基因组^{de novo}组装；2）基于145头内江猪保种群和152头公开数据的全基因组选择信号分析（ROH、π、F_ST等）；3）跨群体复合似然比检验（XP-CLR）和全基因组关联分析（GWAS）筛选关键基因；4）通过脂肪间充质干细胞（ADSC）的过表达/敲低实验验证AFF4基因功能。

【基因组组装与比较分析】
研究团队获得的内江猪基因组大小为2.59 Gb，包含22,799个蛋白编码基因，BUSCO完整性达96.24%。比较基因组分析发现，中国地方猪与欧洲猪（DRC）在代谢和繁殖相关通路（如胰岛素信号通路ssc04910、松弛素信号通路ssc04926）存在显著分化，揭示了中欧猪种驯化的独立进化轨迹。

【遗传多样性格局】
通过π值和连锁不平衡（LD）分析发现，中国猪种呈现明显地理分化：北方和东部群体（如梅山猪π=2.26×10^-3）遗传多样性低于西南群体（如黔邵花猪π=3.31×10^-3）。SMC++分析显示这种差异与有效群体大小（N_e）历史波动相关，而藏猪的高多样性可能源于平衡选择。

【AFF4基因的适应性进化证据】
Spearman相关分析证实低海拔猪种体长与纬度强相关（ρ=0.815，P=2.19×10^-6）。通过F_ST、π比值、XP-CLR和GWAS四重验证，在2号染色体130-155 Mb区间锁定AFF4基因。单倍型分析显示，长体型猪种（如内江猪、荣昌猪）主要携带单倍型A，而小型猪种（如五指山猪）呈现多态混合。基因渗入分析进一步证实，AFF4在大型猪种中存在从内江猪的定向基因流。

【AFF4的功能验证】
体外实验表明，过表达AFF4显著上调成骨标志基因（RUNX2、OPN、OSX）并增强碱性磷酸酶（ALP）活性（P<0.05）；反之，siRNA敲低AFF4则抑制成骨分化。这表明AFF4通过调控SEC（超延伸复合体）依赖的转录延伸机制影响骨骼发育，而非传统的BMP2或VRTN通路。

该研究首次从纬度适应性角度解析了中国猪种体长分化的遗传基础，突破了过去仅关注驯化相关体型变化的研究范式。AFF4基因的发现为理解脊椎动物体型地理变异提供了新靶点，其通过表观调控（而非经典形态发生通路）影响表型可塑性的机制，为畜禽分子设计育种提供了新思路。研究建立的高质量内江猪基因组填补了亚洲猪参考基因组的空白，群体水平的基因渗入分析也为种质资源保护策略制定提供了科学依据。值得注意的是，该研究揭示的"纬度-基因-表型"关联模式，可能普遍存在于其他陆生恒温动物中，为伯格曼法则（Bergmann's rule）的分子机制研究开辟了新途径。