鸡消化道高分辨率单细胞图谱构建及与经济性状和肠道微生物群的关联分析

《BMC Biology》：Single-cell transcriptomic atlas construction and multi-dimensional functional analysis of the chicken digestive tract

摘要

背景

鸡的消化道负责营养物质的吸收、黏膜免疫以及核心生产性状的形成，但其单细胞异质性和细胞表型调控网络在很大程度上仍未被充分研究。

结果

我们通过10倍基因组学技术构建了一个高分辨率的单细胞图谱，覆盖了鸡消化道的七个部分，分析了132,757个高质量的单细胞样本。无监督聚类将细胞分为39个簇，这些簇进一步被划分出7个主要谱系；进一步细分后得到了19个上皮细胞亚群和22个具有组织特异性的免疫细胞亚群。回肠绒毛细胞被证实为一种终末分化的细胞亚型，其在白三烯和二十烷酸的生物合成中起重要作用。通过将单细胞谱型数据与全基因组关联分析（GWAS）数据结合使用ssGSEA和AddModuleScore方法，我们发现了细胞类型基因集与复杂性状之间的计算相关性：绒毛细胞的特征与生殖性状相关，而增殖性B细胞则与生长性状相关，但绒毛细胞的比例在表型上没有显著相关性。Elusimicrobia这一微生物群与免疫细胞共同富集，表明微生物群可能调控黏膜免疫。通过与人类和猪的肠道数据进行的跨物种分析，我们确认了保守的核心细胞模块，并发现了鸟类特有的特征，包括合理的吸收/消化上皮细胞比例以及鸡绒毛细胞中独特的Wnt信号通路激活。

结论

该图谱通过计算方法揭示了肠道细胞群体、经济性状与肠道微生物群之间的关联关系。它为鸟类消化生物学提供了基础数据集，并为家禽育种和脊椎动物比较进化研究提供了初步的生物信息学线索。