西方豬和我國地方豬在產(chǎn)肉性狀上差異巨大，且具有互補性。我國地方豬肉雖具細(xì)嫩多汁、口感好等優(yōu)點，但存在生長緩慢、瘦肉率低等不足。西方瘦肉型豬雖生長快、瘦肉率高，但肉質(zhì)較差。因此，揭示我國地方豬和西方瘦肉型豬產(chǎn)肉性狀差異的遺傳基礎(chǔ)，有助于我國地方豬的資源保護、開發(fā)利用以及新品種（配套系）培育。實驗材料：中國Tongcheng（通城豬），外國Landrace（長白豬），27個生長點（每個點三個重復(fù)）
測序方法：全轉(zhuǎn)錄組分析（mRNA，lncRNA，miRNA），18頭通城豬進行了基因組重測序，每個個體的深度＞10X
通過轉(zhuǎn)錄水平分析，發(fā)現(xiàn)骨骼肌轉(zhuǎn)錄活性在產(chǎn)前階段高于產(chǎn)后階段。利用多維尺度分析(MDS)發(fā)現(xiàn)，骨骼肌按發(fā)育階段排列成典型的倒U形，將27個時間點的骨骼肌明顯分為4個發(fā)育階段:胚胎期(E33 - E65，代表初級肌管形成)、胎兒期(E70 -E105，代表次級肌管形成)、新生兒期(D0 - D60，代表肌纖維類型轉(zhuǎn)化)和成體期(D80 -D180，代表骨骼肌生長發(fā)育和成熟)。
圖 長白豬和通城豬骨骼肌全基因組表達(dá)譜的相似性和差異性
為探究骨骼肌不同發(fā)育階段的分子特征，檢測了相鄰發(fā)育階段之間的差異表達(dá)基因(DEGs) ，發(fā)現(xiàn)新生兒組中檢測到的DEGs比其他組多，說明出生后骨骼肌中的基因表達(dá)發(fā)生了顯著變化。與胚胎期相比，參與肌肉系統(tǒng)過程和肌肉收縮的基因在胚胎期上調(diào)，而與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)的基因在胚胎期下調(diào)，上調(diào)的基因在新生兒期顯著參與氧化還原、細(xì)胞呼吸、前體代謝產(chǎn)物和能量生成。圖 胚胎期、胎兒期、新生兒期和成人期相特異性表達(dá)基因的相對表達(dá)模式
為探索骨骼肌發(fā)育過程中功能的變化，進行基因共表達(dá)分析，得到12個共表達(dá)模塊，M2在整個發(fā)育過程中呈上調(diào)模式，并在成年期高表達(dá)，M2中編碼蛋白的基因（PCGs）在代謝產(chǎn)物和能量的生成、氧化還原過程和胰島素信號通路中顯著富集。M5中的基因在胚胎早期特異性大量表達(dá)，顯著參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)過程。M9中的基因在新生兒期高表達(dá)，在與成熟肌細(xì)胞活動相關(guān)的過程中功能豐富。圖 12個共表達(dá)模塊中的基因表達(dá)模式熱圖
骨骼肌發(fā)育過程中的ceRNA網(wǎng)絡(luò)
基于miRNA、lincRNA和mRNA之間的結(jié)合位點和表達(dá)關(guān)系的構(gòu)建ceRNA網(wǎng)絡(luò)，進一步了解非編碼RNA在骨骼肌發(fā)育中的調(diào)控。確定了69503個 lincRNA-miRNA- mRNA相互作用,這些相互作用形成了兩個ceRNA網(wǎng)絡(luò)，在骨骼肌發(fā)育過程中表現(xiàn)出相反的表達(dá)模式。為了解瘦肉型和肥胖型豬肌肉質(zhì)量的差異，篩選得到了兩種豬在各個階段的差異表達(dá)基因（Type 1 DEGs），發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞遷移相關(guān)的基因在長白豬成年期的表達(dá)量顯著升高，說明長白豬比通城豬對細(xì)胞遷移和運動的激活程度更高。對不同品種與發(fā)育階段的相互作用進行多元線性回歸分析，篩選到290個在兩種骨骼肌發(fā)育過程中出現(xiàn)不同表達(dá)軌跡的基因(Type 2 DEGs）。通過GO富集分析發(fā)現(xiàn)這些基因與ATP合成、磷酸化和氧化還原密切相關(guān)，許多2型DEGs與肌肉系統(tǒng)過程有關(guān)。圖 差異表達(dá)基因(KIT 、MYH13、CYTB 和PHKG1)的表達(dá)趨勢
為了進一步了解遺傳變異對骨骼肌表型差異的影響，對18頭通城豬進行了全基因組重測序，并從NCBI SRA數(shù)據(jù)庫中下載了14頭長白豬和6頭中國野豬的重測序數(shù)據(jù)。共鑒定出26641976個單核苷酸多態(tài)性(SNPs)和3742123個插入缺失突變(indel)?；赟NP位點進行系統(tǒng)發(fā)育分析和主成分分析，兩項分析都清楚地將這三個品種區(qū)分開來。結(jié)合全基因組變異分析，鑒定得到多個調(diào)控豬產(chǎn)肉性狀的關(guān)鍵編碼基因（SATB2等）和非編碼基因（XLOC_036765），為了進一步驗證SATB2、XLOC_036765在細(xì)胞遷移中的作用，我們在豬的骨骼肌和小鼠的成肌細(xì)胞中分別對這兩種基因進行了過表達(dá)和敲除。結(jié)果表明，SATB2過表達(dá)明顯提高了豬骨骼肌細(xì)胞和小鼠成肌細(xì)胞的遷移和侵襲能力，促進C2C12細(xì)胞增殖，阻斷C2C12細(xì)胞的分化。XLOC_036765基因敲低顯著降低了mRNA水平和蛋白水平的增殖和細(xì)胞周期標(biāo)記物的表達(dá)。這些結(jié)果說明，SATB2基因的遺傳選擇可能通過影響成肌細(xì)胞遷移來促進不同品種間骨骼肌的多樣性，XLOC_036765可以促進胚胎骨骼肌成肌細(xì)胞增殖。綜上，豬的遺傳分化通過調(diào)控編碼RNA和非編碼RNA的表達(dá)來影響骨骼肌發(fā)育的多樣性。總之，本研究通過檢查兩種豬、27個生長點的全轉(zhuǎn)錄組水平，以及通城豬的全基因組重測序，為豬的分子育種提供了重要候選基因和位點，將對我國地方豬優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源的開發(fā)利用提供重要支撐。參考文獻(xiàn)：
The genome variation and developmental transcriptome maps reveal genetic differentiation of skeletal muscle in pigs.
DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009910
