整合群体基因组学与单细胞RNA测序揭示家猪高海拔环境适应的候选基因与调控机制

《Molecular Biology and Evolution》：Integrative genotype-environment association and single-cell transcriptomic analyses identify candidate mechanisms of environmental adaptation in pigs

摘要

家猪（Sus scrofa）作为最早被驯化且分布最为广泛的牲畜之一，随着人类向多样化生物气候区的扩散，经历了深刻的环境适应过程。尽管家猪具有重要的演化意义，但使其能够在不同生态环境中繁衍生息的基因组机制仍未被充分理解。本研究基于涵盖146个不同群体的1,151份家猪基因组数据，开展了一项全面的全球性分析。我们整合了三种互补的基因型-环境关联（GEA）分析框架，包括冗余分析（RDA）、BayPass和潜因子混合模型（LFMM），鉴定了与环境变异相关的基因组区域和候选基因。分析结果发现了多个与高海拔适应相关的候选基因，尤其是那些参与紫外线辐射应答的基因。通过整合高海拔品种和商业品种的肺组织单细胞RNA测序分析（scRNA），我们鉴定出ASXL1为可能参与高海拔适应的候选基因。同时，scRNA分析揭示了被传统GEA方法忽略的候选调控通路，包括NOTCH信号通路，提示了生理适应的复杂调控景观。综上，本研究将大规模群体基因组学与单细胞RNA测序相结合，为家猪环境适应的遗传关联和调控景观提供了新的见解，深化了我们对家畜在不同生态条件下演化响应的理解。