基因组-环境关联分析揭示气候驱动的家鸡适应性遗传机制

本研究通过整合199只本土家鸡的全基因组测序数据和19个温湿度相关气候变量，采用LFMM、个体空间分析和RDA三种基因组-环境关联(GEA)分析方法，鉴定出184个与气候适应相关的候选基因，包括TSHR、ZNF536等关键基因。研究发现TSHR基因通过神经活性配体-受体通路参与温度与降水双重适应，免疫相关基因在环境适应中发挥重要作用，并首次揭示PAPPA和EHMT1基因与干旱适应性相关。该研究为家禽气候适应性育种提供了重要分子靶点，论文发表于《Genetics Selection Evolution》。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，家禽养殖面临严峻的环境适应挑战。作为分布最广的家禽物种，家鸡(Gallus gallus domesticus)在8000年驯化过程中展现出惊人的气候适应能力，成为研究生物环境适应机制的理想模型。然而，传统研究方法难以精准解析特定气候因子驱动的遗传适应机制，且现有研究多局限于单一环境压力的分析。

中国农业大学草地科学与技术学院的研究团队在《Genetics Selection Evolution》发表重要成果。研究人员收集了来自亚洲、非洲和北美洲35个群体的199只本土家鸡样本，整合WorldClim数据库的19个温度与降水相关气候变量，创新性地采用三种互补的GEA分析方法：潜在因子线性混合模型(LFMM)校正群体结构干扰、个体空间分析定位地理分布相关位点、冗余分析(RDA)解析多环境因子协同作用。通过全基因组测序(平均深度14.7X)获得1284万SNP位点，结合延伸单倍型纯合性(EHH)分析验证选择信号。

背景与群体结构
样本覆盖从热带到寒带的6个地理区域，群体结构分析显示：中国北方鸡群与中部群体聚簇，南方群体与东南亚群体遗传相似，西部群体则与南亚、中亚群体共享祖先成分。加拿大和台湾地区鸡群形成独立分支，反映人类迁徙导致的遗传分化模式。

气候适应性基因鉴定
通过三重方法交叉验证发现184个核心候选基因。KEGG富集分析显示神经活性配体-受体相互作用通路最为显著，涉及TSHR、GRID1等6个基因。其中TSHR基因同时关联温度(BIO5/BIO11)和降水(BIO12/BIO16)适应，其错义突变(chr5:41,019,556bp)在多雨地区呈现高频分布，EHH分析显示强烈正选择信号。

温度适应机制
82个温度相关基因中，WNK1和NOTCH2等7个免疫基因构成重要适应模块。ZNF536基因在加拿大鸡群中呈现突变等位基因(chr11:8,914,871bp)固定现象，该基因已知参与冷应激下的神经元分化调控。

降水适应机制
62个降水相关基因中，PAPPA基因突变型(chr17:3,517,759bp)在干旱地区显著富集，可能通过调节葡萄糖稳态增强耐旱性。EHMT1基因则与降水季节性(BIO15)适应相关，其单倍型选择模式提示该基因帮助应对水资源波动。

讨论与意义
该研究首次系统解析家鸡气候适应的多层次遗传机制：1)发现TSHR基因的双重适应功能，拓展了对其非经典作用的认识；2)揭示免疫系统在环境适应中的核心地位，为抗病-适应协同育种提供依据；3)鉴定ZNF536等4个基因的地理适应性变异，为分子标记辅助选择提供靶点。研究成果对应对气候变化下的家禽遗传资源保护与利用具有重要实践价值，建立的GEA分析框架也可推广至其他畜禽物种的适应性研究。

研究存在两点局限：样本在极端气候区域覆盖不足，部分候选基因功能需通过基因编辑进一步验证。未来研究可结合表观遗传学和代谢组学，深入解析基因-环境互作机制。