中国农业大学动科学院杨宁、孙从佼团队在应用整合组学解析蛋鸡经济性状的遗传与微生物协同调控方面取得新进展

近日，我校动物科学技术学院杨宁、孙从佼团队于国际权威期刊 Microbiome 发表最新成果论文 Deciphering the coordinated roles of the host genome, duodenal mucosal genes, and microbiota in regulating complex traits in chickens 。该研究以700余只蛋鸡群体为研究对象，通过整合基因组、转录组（肝脏和十二指肠黏膜）、微生物组（十二指肠、空肠、回肠、盲肠和粪便）等数据，构建宿主遗传变异-黏膜基因表达-肠道菌群三维互作网络，创新性提出“调控力”（regulatability，r_b²）的概念以解析基因表达量对表型的解释程度，结合“遗传力”与“肠菌力”指标，共同定量遗传变异、基因表达谱和微生物群落对表型变异的贡献度。

研究发现宿主遗传对肠道微生物的塑造作用存在空间异质性，且同一微生物的遗传力也随肠段的不同而变化，绘制了5个肠段微生物的宿主基因组调控图谱，共识别出11个菌科、24个菌属和15个菌种的mbQTLs。其中，Christensenellaceae菌科具有跨物种的高遗传力特性（h2=0.365），其丰度受4号染色体两个关键区域（4:7.33-7.36 Mb和4:8.93-8.94 Mb）调控。与基因组遗传变异相比，基因表达对微生物丰度的影响更大，十二指肠微生物的调控力（r_b²=0.17）显著高于宿主遗传效应（平均h²=0.02）。在科、属、种水平上，尤其是在检出率超过60%的微生物中，双歧杆菌科（0.65）、双歧杆菌属（0.63）和阴道乳杆菌种（L. vaginalis, 0.54）呈现出最高的r_b²值。

该研究对蛋鸡多种复杂性状的联合调控进行深入分析，精确评估了微生物群落和基因表达谱对复杂表型变异的解释度，从而揭示宿主-微生物的复杂互作。以腹脂性状为例，该研究发现trans调控基因CHST14（受Chr3:10,534,146调控）在十二指肠中对唾液乳杆菌（L. salivarius）丰度有显著调控作用，通过实验验证发现，此菌可通过提升肠道中胆汁盐水解酶活性来促进胆汁酸解偶联，从而驱动胆汁酸-脂质肠肝循环，最终导致腹脂沉积量增加。这一发现为精准调控蛋鸡脂质代谢提供了新靶点。

博士生蓝芳仁为第一作者，已毕业博士王喜琼和周倩倩为并列第一作者；讲席教授杨宁与孙从佼副教授为共同通讯作者。该研究获得了国家重点研发计划（2021YFD1300600和2022YFF1000204）、国家自然科学基金（31930105）、现代农业产业技术体系[CARS -40]和中国农业大学2115人才培育发展支持计划(00109015)等资助。北京华都峪口禽业有限责任公司在实验动物资源供给、饲养场地配套服务等方面给予了全面支持。中国农业大学校级高性能计算平台为数据分析工作提供了算力保障。