《Poultry Science》：A cis-regulatory mutation in the EDN3 promoter drives coordinated formation of comb and skin color in Anyi gray chickens
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为解决家禽冠色与肤色协同变异的遗传机制不清的难题，研究人员针对安义灰鸡，利用全基因组重测序、GWAS（Genome-Wide Association Study）及功能验证，鉴定出一个位于EDN3基因启动子区的关键SNP位点（g.10818413 T>C）。该突变通过降低转录因子NFAT5的结合力，顺式上调EDN3表达，驱动了冠与皮肤的协同着色。此研究揭示了一种共享的转录调控机制，对理解家禽色素沉着的协同遗传调控及分子育种具有重要科学意义。
当你走进市场，看到货架上的鸡肉，除了关心肉质，你是否也曾被鸡冠鲜亮的颜色或皮肤是黄是白所吸引？在消费者眼中，冠和皮肤的色泽往往是判断家禽新鲜度、健康状况甚至品质的重要“颜值指标”。尤其在特定地区，对黄色皮肤鸡或白色皮肤鸡的偏好，深刻地影响着市场选择和育种方向。在江西省，有一种名为“安义灰鸡”的地方优良品种，它不仅在肉质和蛋用上表现出色，其外貌也有一个有趣且稳定的“孪生”特征：一部分鸡呈现“红冠白肤”的面貌，而另一部分则表现出“紫灰冠紫灰肤”的样貌。这两种性状总是相伴相随，形影不离，但其背后协同一致的遗传调控机制，却一直蒙着一层神秘的面纱。这不仅仅是一个外观问题，更是理解色素沉着协同调控、优化育种策略以满足多样化市场需求的关键科学课题。为了揭开这个谜团，一项发表在《Poultry Science》上的研究展开了深入的探索。
研究人员综合利用了基因组学、分子生物学和细胞功能验证等多种技术手段。他们首先对具有红冠白肤和紫灰冠紫灰肤两种表型的安义灰鸡个体进行了深度约为10×的全基因组重测序，并进行了病例对照的全基因组关联分析。研究还纳入了来自原始种群、F1杂交群体及其他7个江西地方鸡种（如宁都黄鸡、太和乌骨鸡等）的大量个体进行群体基因分型验证。在功能层面，通过体外细胞实验，包括转录因子结合位点预测、NFAT5的过表达和敲低、双荧光素酶报告基因实验，以及多种组织（冠、皮肤、胸肌）中基因表达量的实时荧光定量PCR检测，对候选变异的功能进行了系统验证。
研究结果
冠色与肤色表型在安义灰鸡中的一致性：在对安义灰鸡原始种群的97只个体进行分析时发现，其冠色与肤色的表型表达在所有个体中均高度一致，无一例外。
GWAS在EDN3启动子区鉴定出一个变异：全基因组关联分析揭示，染色体20上一个约900 kb的区域与冠色和肤色表型显著关联。其中，位于EDN3基因启动子区的单核苷酸多态性位点g.10818413 T>C表现出最强的关联性。C variant. (A) GWAS results for comb and skin color phenotypes. (B) Sanger sequencing peak diagram of the EDN3 g.10818413T>C polymorphic site in PAY and RAY individuals (red box). (C) LD block analysis of the EDN3 region (Chr20: 10797698–10818602) based on GWAS results. (D) EDN3 expression levels in PAY and RAY individuals across comb, skin, and muscle tissues.">
EDN3启动子中转录因子结合位点的预测：利用JASPAR数据库预测发现，g.10818413 T>C的突变会导致一个NFAT5转录因子结合位点的丧失。
基因型验证与CC型个体的缺失：在安义灰鸡种群中，所有红冠白肤个体基因型均为TT，所有紫灰冠紫灰肤个体均为TC，未检测到CC基因型个体。在F1杂交群体及其他7个江西地方鸡种的验证中也得到了相同结果，即红冠品种均为TT型，紫冠或黑冠品种均为TC型，CC型个体在整个研究中均未被发现。这提示CC基因型可能存在胚胎致死性。
FM复合体结构变异的检测：多重PCR检测发现，紫灰冠紫灰肤个体（TC型）普遍存在纤维黑色素沉着症相关的EDN3基因复杂结构变异，而红冠白肤个体（TT型）则没有。
NFAT5在调控EDN3表达中的功能作用：在DF-1细胞中，过表达NFAT5会显著上调NFAT5并下调EDN3的表达；而敲低NFAT5则产生相反效果，证明NFAT5是EDN3表达的负调控因子。
NFAT5与EDN3启动子的结合：双荧光素酶报告实验：双荧光素酶报告基因实验证实，NFAT5能够直接结合到EDN3的野生型启动子上并抑制其活性。而g.10818413 T>C突变会削弱NFAT5的结合亲和力，从而解除其对EDN3转录的抑制作用。
结论与重要意义
本研究的核心结论是，在安义灰鸡中鉴定出一个位于EDN3（内皮素-3）基因启动子区的功能性顺式调控突变（g.10818413 T>C）。该突变通过降低转录因子NFAT5对EDN3启动子的结合亲和力，从而解除NFAT5的转录抑制，顺式上调EDN3的表达。高表达的EDN3通过激活下游的EDN/EDNRB（内皮素/内皮素受体B）信号通路，促进神经嵴来源的黑色素细胞增殖、分化和黑色素合成，最终共同驱动了鸡冠和皮肤呈现协调一致的紫灰色着色。这是首次提供证据表明NFAT5能够直接结合并调控EDN3启动子。
这项研究的意义深远。首先，它从分子层面揭示了家禽中冠与皮肤这两种重要外观性状协同变异的共享遗传调控机制，解决了长期以来知其然而不知其所以然的难题。研究提出了一个协同因果模型：FM复合体为纤维黑色素沉着提供了基础的遗传“脚手架”，而g.10818413 T>C突变则像是一个精确的“转录调光开关”，在此背景下精细调控EDN3的表达水平，二者共同塑造了独特的紫灰色表型。其次，这项研究具有重要的育种应用潜力。所发现的调控变异可作为分子标记，用于家禽外观性状的标记辅助选择，帮助育种者更精准、高效地选育出符合特定市场需求（如特定肤色或冠色）的品系，提升产品市场竞争力。此外，该研究整合了从群体遗传学到细胞功能验证的多层次分析策略，为解析其他农业动物复杂性状的遗传基础提供了一个可借鉴的综合性研究框架。最后，EDN3作为脊椎动物黑色素细胞发育的保守调控因子，对其转录调控机制的深入理解，也为比较生物学和色素沉着相关的基础研究提供了新的视角和线索。
