《Animals》：Identification of Growth-Related Key Genes Based on Nonlinear Fitting of Weight Growth Curves in Min Pigs
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民猪（Min pig）为中国本土猪种，以优良肉质与抗逆性著称，但其生长速率显著落后于商品猪种，且个体间变异较大，制约其产业价值。为界定该猪种生长模式，研究人员对体重生长轨迹进行非线性模型重构并定位生长速率变化的关键拐点，同时比较快长与慢长民猪背最长肌（long
民猪（Min pig）为中国本土猪种，以优良肉质与抗逆性著称，但其生长速率显著落后于商品猪种，且个体间变异较大，制约其产业价值。为界定该猪种生长模式，研究人员对体重生长轨迹进行非线性模型重构并定位生长速率变化的关键拐点，同时比较快长与慢长民猪背最长肌（longissimus dorsi muscle）转录组，揭示与生长变异相关的关键基因与通路。基于92头民猪体重记录，研究人员采用Gompertz、Logistic与von Bertalanffy函数构建非线性固定效应与混合效应模型，以AIC、BIC及留一交叉验证（leave-one-out cross-validation）选型，最优模型为对渐近体重（Asymptotic weight, K）、时序参数（a）与尺度参数（b）均施加个体水平随机效应的Logistic非线性混合效应模型（nonlinear mixed-effects model）。该模型析出三个特征生长转换点：早期转换点生长速率指数（Growth Rate Index, GRI）94.83日龄（22.32 kg）、单一拐点最大生长速率（Maximum Growth Rate, MGR）166.06日龄（52.80 kg）、晚期转换点晚期生长速率指数（Late Growth Rate Index, LGRI）237.29日龄（83.29 kg），最大绝对生长速率488.2 g/日，将生长划分为初始加速、快速生长、减速与渐近生长四阶段。依个体拟合曲线，研究人员在平台期（预测体重≥个体渐近体重95%）选快长、慢长各5头达约90 kg个体，快长组达90 kg为240.5±20.42日，慢长组为286.67±19.20日；于90 kg屠宰体重采集平台期背最长肌行RNA-seq，获864个差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）（快长组上调540、下调324），通路富集指向PI3K-Akt与TGF-β信号通路参与肌肉发育，IGFN1、DCN、COL3A1、MYOC、COL1A2、COL1A1及IGF2的差异表达或可解释组间生长变异。综上，该Logistic混合效应模型有效刻画民猪生长模式，PI3K-Akt与TGF-β通路可能介导该猪种生长差异。
研究背景方面，民猪作为东北本土猪种，具备母性强、抗腹泻、肉色红亮、肌内脂肪高等优势，但因长期传统粗放保种、未经历生长定向选择，其生长性能远逊于长白（Landrace）、大约克（Yorkshire）、杜洛克（Duroc）等商品猪种，日增重约430 g，且群体内个体变异显著，阻碍同生长阶段表型分化个体的基因表达比对与遗传机制解析。既有研究多聚焦商品猪生长曲线建模，尚缺针对民猪的非线性固定与混合效应模型系统比较，亦未结合生长曲线分期在同源发育阶段开展背最长肌转录组对照。该研究发表于《Animals》，旨在以最优生长曲线模型重构民猪体重轨迹、定位生长拐点，并在平台期同质生理背景下比较快长与慢长个体背最长肌转录组，甄别生长变异的分子驱动。
主要关键技术方法上，研究人员自黑龙江绥化兰西县国家级保种场获取两批共92头民猪（首批51头、次批41头，公猪35日龄去势、45日龄断奶），分批记录14个时间点体重；采用R语言nls()与nlme()包构建Gompertz、Logistic、von Bertalanffy三类非线性固定效应及个体水平对K、a、b全参数随机效应的混合效应模型，以AIC、BIC、logLik及留一交叉验证RMSE、MAPE选型，并以标准化残差Q-Q图、Shapiro-Wilk、ACF诊断；依最终模型导数析取GRI、MGR、LGRI三特征点划分四生长相；在平台期选快长、慢长各5头母猪背最长肌（腰胸结合部）行RNA-seq，DESeq2筛|FC|≥1.5且p<0.05的DEGs，行GO与KEGG富集，并以RT-qPCR（GAPDH内参、2?ΔΔCt法）验证7个DEGs。
研究结果部分，3.1节为民猪最优生长曲线模型筛选：经AIC（5823.3）、BIC（5873.6）比对，含K、a、b全参数个体随机效应的Logistic非线性混合效应模型优于固定效应模型及仅K随机效应模型，批次级随机效应无增益；群体固定效应估计渐近体重K=105.60 kg、a=21.55日、b=0.01849，个体随机效应中K标准差13.89 kg、a标准差7.12日、b标准差0.00277，a与b随机效应强相关（r=0.78）。3.1.3节析出GRI 94.83日（22.32 kg）、MGR 166.06日（52.80 kg，绝对生长速率0.488 kg/日）、LGRI 237.29日（83.29 kg），将轨迹分为初始加速、快速生长、减速、渐近生长四相；诊断显示残差近似正态（W=0.9975, p=0.083）、无自相关，LOOCV的RMSE=8.52 kg，敏感性分析证性别、家系、批次与年龄覆盖不平衡不影响参数稳健性。3.2节为不同生长速率民猪背最长肌转录组：10样本获71.62 Gb干净数据，比对率89.34%–96.63%；DESeq2识别864 DEGs（540上、324下），FDR校正后189基因仍显著；GO富集集中于细胞外基质（extracellular matrix, ECM）组织、 multicellular organism development、细胞黏附、TGF-β受体信号（GO:0007179）、骨骼肌组织发育（GO:0007519）、胶原纤维组织；KEGG富集核心为PI3K-Akt、AMPK、TGF-β信号通路；RT-qPCR验证7基因趋势与RNA-seq一致。讨论部分指出，Logistic混合效应模型契合民猪及浦东白猪、青峪猪等本土种生长描述，全参数个体随机效应兼顾群体估计与个体轨迹；民猪MGR早于部分本土种但成熟体重偏低，或与骨-肌-皮-脂组织成熟序列有关；表型分期取样控制性别与阶段混杂，864 DEGs中IGFN1、DCN、COL3A1、MYOC、COL1A1、COL2A1（原文COL1A2）、IGF2构成ECM支架、IGF2合成代谢、IGFN1/MYOC肌生成三模块并汇入PI3K-Akt/TGF-β网络，慢长组富集氧化磷酸化与脂质代谢反映生长与其他生理需求权衡；作者坦承每组5头样本量小、缺蛋白水平验证之限。结论部分译文如下：对三个生长参数均设个体水平随机效应的Logistic非线性混合效应模型为民猪体重生长曲线最优拟合模型；据此得GRI 94.83日（22.32 kg）、MGR 166.06日（52.80 kg）、LGRI 237.29日（83.29 kg），最大绝对生长速率488.2 g/日，生长分初始加速、快速生长、减速、渐近四相；转录组示快长民猪生长优势由IGFN1、DCN、COL3A1、MYOC、COL1A1、COL1A2与IGF2协同上调驱动，汇聚于PI3K-Akt、AMPK、TGF-β信号通路，该基因模块结合FDR高置信DEGs为本土猪生长变异提供多层分子框架，并为功能验证与遗传改良候选靶点。
