《Frontiers in Microbiology》：Integrative hologenomic analysis reveals apolipoprotein D–associated host–microbe metabolic crosstalk linked to fat deposition in Jinhua pigs
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背景：脂肪沉积是由宿主遗传和包括肠道微生物在内的环境因素共同塑造的复杂性状。尽管已在多种猪品种中广泛鉴定了与脂肪积累相关的数量性状位点（quantitative trait loci, QTLs）和候选基因，但整合宿主遗传变异与微生物信号的全基因组学调控网络仍
背景：脂肪沉积是由宿主遗传和包括肠道微生物在内的环境因素共同塑造的复杂性状。尽管已在多种猪品种中广泛鉴定了与脂肪积累相关的数量性状位点（quantitative trait loci, QTLs）和候选基因，但整合宿主遗传变异与微生物信号的全基因组学调控网络仍有待充分解析。方法：本研究利用严格受控的饮食交叉寄养模型，涉及金华猪（Jinhua, JH）和长白猪×约克夏猪（Landrace×Yorkshire, LY），涵盖不同发育阶段（第60天、第90天和第180天）。研究人员整合了群体遗传学、表达数量性状位点（expression quantitative trait loci, eQTL）分析、转录组学、宏基因组学和代谢组学，以阐明宿主-代谢物-微生物轴。结果：表型分析揭示金华猪具有高背膘厚度的稳健遗传性状，且不受饮食干预影响。通过FST分析和eQTL定位，研究人员确定了一个强分化位点（13_133481393_A_G），该位点在金华猪中近乎固定（等位基因频率0.95），并与载脂蛋白D（apolipoprotein D, APOD）的上调表达相关。在多组学数据集中，该位点与盲肠基因表达变化相关，这些变化与促脂肪生成程序一致，同时伴随以油酸升高和油酰乙醇胺（oleoylethanolamide, OEA）降低为特征的肠道代谢谱。这种代谢生态位反过来定向招募协同微生物，特别是真杆菌属菌种*Eubacterium* sp. AM28-29和*Blautia*属，它们作为生化放大器进一步加速脂质积累。结论：本研究建立了一个全基因组学框架，证明基础性遗传选择（*APOD*）如何塑造宿主-微生物代谢互作以驱动复杂生产性状。该研究为畜禽精准育种和肉质营养调控提供了新的分子靶点和理论框架。
**研究背景与问题**
随着消费者对猪肉品质要求的不断提升，现代养猪业已从单纯追求生长效率转向关注肉质的改善。以长白猪和约克夏猪为代表的欧洲商业品种经过高强度人工选择，虽生长速度快，但肌内脂肪含量通常仅约1%，低于获得最佳口感所需的2.2%–3.4%范围。相比之下，中国地方品种金华猪（Jinhua, JH）以其优异的肌内脂肪和大理石纹表现著称，是生产世界级金华火腿的原料。尽管已有研究初步揭示了脂质代谢在肉质改良中的关键作用，但金华猪优良肉质性状背后的遗传架构和调控网络尚未完全阐明。肠道微生物作为宿主脂质代谢的重要调节者，可通过其生物活性代谢物影响宿主脂肪沉积。然而，从全基因组学（hologenomics）视角出发，针对金华猪盲肠微生物组与宿主基因组如何协同塑造其独特脂肪沉积特征的系统性多组学证据仍然缺乏。此外，利用公共数据集进行此类研究时，难以有效控制饲养环境、日粮配方和采样日龄等混杂变量。因此，在标准化环境和日粮条件下产生的多组学数据对于降低生物学噪声、揭示生理变异的基本驱动因素至关重要。
**研究目的与假设**
研究人员采用在标准化环境条件下饲养、接受交叉日粮处理的金华猪和长白×约克夏（Landrace×Yorkshire, LY）猪作为比较模型，以解析脂肪沉积差异的全基因组学基础。研究假设金华猪的稳健肥胖表型由宿主启动的全基因组轴控制，其中品种特异性基因组选择驱动宿主基因调控、肠道代谢物组成和肠道微生物群落结构的协调差异，共同建立促脂肪生成微环境。研究具体目标包括：（1）表征交叉日粮条件下金华猪脂肪沉积性状的表型稳定性；（2）鉴定与背膘厚度稳健相关的品种特异性肠道微生物类群和肠道代谢物；（3）解析与关键微生物类群相关的宿主结肠转录组共表达网络，并鉴定品种特异性基因组选择下的候选遗传驱动因子；（4）整合群体基因组学、转录组学、宏基因组学和代谢组学数据，构建全基因组学框架，阐明宿主遗传、肠道微生物和肠道代谢之间的潜在相互关系。
**主要技术与方法**
研究人员构建了包含60头猪（30头JH，30头LY）的严格受控交叉喂养模型，在60、90和180日龄三个发育阶段进行纵向屠宰试验。每阶段每种品种各10头，按品种特异性日粮或交叉日粮饲喂。收集盲肠组织、盲肠内容物及胴体性状数据。主要技术方法包括：（1）宏基因组鸟枪法测序，使用Kraken2和Bracken基于GTDB参考数据库进行物种分类与丰度估计；（2）RNA测序，使用HISAT2比对和StringTie定量，获得基因表达矩阵；（3）液相色谱-质谱联用（LC-MS）代谢组学分析，结合Compound Discoverer 3.1进行代谢物鉴定和注释；（4）群体遗传学分析，基于PHARPV4数据库的基因型数据计算固定指数（Fixation Index, F
ST），并使用PigGTEx数据库进行eQTL映射；（5）加权基因共表达网络分析（WGCNA）鉴定与微生物和性状相关的共表达模块；（6）多元关联线性模型（MaAsLin2）鉴定品种相关微生物；（7）中介分析（mediation analysis）检验代谢物是否介导微生物与表型关联；（8）DIABLO多组学整合框架，用于跨组学相关网络构建。
**研究结果**
**1. 金华猪的脂肪沉积性状表现出强烈的遗传稳健性**
三因素方差分析显示，背膘厚度主要由品种和日龄驱动，日粮变化无显著影响（F_breed = 15.9937, p = 0.00035；F_time = 55.052, p = 1.924e-08；F_diet = 0.297, p = 0.59）。金华猪的大理石纹评分显著优于LY猪（p < 0.05）。这表明金华猪的脂肪沉积受强遗传控制，不易受日粮干扰。
**2. 品种特异性微生物演替与脂质性状的选择性调控**
基于Bray-Curtis距离的主坐标分析显示，群落演替交替受遗传背景和日粮组分驱动。在T2阶段，宿主遗传效应重新主导微生物群落结构（p < 0.05）。通过MaAsLin2共鉴定62个品种相关微生物特征，其中34种在金华猪中富集，包括*Eubacterium* sp. AM28-29、*Blautia obeum*、*Blautia wexlerae*等。相关性分析表明，JH富集的*Eubacterium* sp. AM28-29、*Blautia obeum*等与背膘厚度显著正相关，但与胴体重无显著关联，提示这些菌株可能通过精确调控脂肪沉积而非促进整体生长来介导金华猪的特性。
**3. 与脂肪积累相关的稳健代谢特征鉴定**
在T2阶段，通过交叉日粮差异代谢物交集策略获得32个稳健品种特异性代谢物。其中油酸（oleic acid, OA）在金华猪肠道中持续升高，而油酰乙醇胺（oleoylethanolamide, OEA）显著降低。中介分析揭示了双代谢物中介模型：*Eubacterium* sp. AM28-29通过增加油酸可用性促进脂质积累（中介效应29.7%），同时通过降低OEA水平介导促脂效应（中介效应24.6%）。
**4. 共表达网络分析揭示与肠道微生物相关的脂质代谢模块**
对结肠转录组进行WGCNA分析，鉴定出13个共表达模块。其中green-yellow模块（60个基因）与JH富集微生物呈显著正相关（*Eubacterium* sp. AM28-29，r = 0.45，p = 4e-04），富集于PPAR信号通路、脂肪消化吸收和胆固醇代谢等脂质合成与能量代谢通路。模块与差异表达基因的交集鉴定出*APOD*、*DGAT2*、*SFRP5*等候选基因。
**5. 宿主基因组特异性选择驱动转录组差异**
将差异表达基因与群体F
ST信号交集，发现*APOD*等多个基因。eQTL分析证实SNP 13_133481393_A_G正向调控*APOD*转录水平（效应量=0.249097，p = 3.96 × 10
-6）。该位点在金华猪中G等位基因频率为0.95，而LY猪中为AA纯合。DIABLO整合分析显示，*APOD*表达与*Eubacterium* sp. AM28-29丰度和油酸水平呈正相关，与OEA呈负相关，构建了以*APOD*为核心的跨组学互作网络。
**总结讨论与结论**
讨论部分强调，油酸作为单不饱和脂肪酸，可激活脂肪前体细胞增殖、增强胰岛素信号并刺激脂肪生成，与金华猪稳健的脂肪扩张表型一致。*Eubacterium*和*Blautia*属具有碳水化合物降解和短链脂肪酸产生能力，可能通过将营养物质转化为油酸等促脂底物，并抑制OEA这一抗脂信号，共同构建促脂肪生成微环境。*APOD*作为非典型载脂蛋白，参与脂质转运和氧化应激保护，其高表达可能塑造有利于脂质合成的转录组景观，进而影响肠道代谢物平衡。研究局限性在于使用了肌肉eQTL数据推断肠道相关调控，未来需匹配组织的eQTL数据验证。
研究结论：本研究整合基因组学、转录组学、宏基因组学和代谢组学数据，表征了金华猪稳健脂肪沉积表型的全基因组学特征。多分析层面的趋同关联指向一个候选生物学轴，涉及*APOD*遗传分化、以油酸升高和OEA降低为特征的肠道代谢微环境，以及*Eubacterium* sp. AM28-29和*Blautia*等脂质相关肠道微生物的选择性富集。研究提出一个工作模型：*APOD*位点13_133481393_G等位基因的固定与*APOD*高表达及有利于脂质合成的转录组景观相关，这可能塑造允许脂肪积累并选择性富集协同微生物的肠道生态位，而微生物进一步强化OA-OEA失衡，从而稳定促脂肪生成环境。这些发现基于多组学关联分析，代表待未来功能实验验证的假设，为畜禽精准育种和基于微生物组的肉质调控策略提供了理论基础。
