榮昌豬的手繪圖 金龍供圖

■本報記者 張晴丹 通訊員 張喆

豬身上的肉有肥有瘦，口感也各不相同，比如有前腿肉、五花肉、裏脊肉、坐臀肉等，人們(men) 追求的是美味食物，而科研人員則瞄準對豬經濟性狀的一些分子機製的挖掘，實現肉質的自主調控。現在炒回鍋肉多用五花肉，也許以後用背脊肉也可以達到同樣的口感。

近日，四川農(nong) 業(ye) 大學動物科技學院豬遺傳(chuan) 育種團隊在《自然—通訊》上在線發表了研究論文，構建了豬47種不同部位完整骨骼肌的基因表達圖譜，並且采用了空間轉錄組技術，從(cong) 單肌纖維水平揭示了豬肉質性狀形成的基因表達調控分子機理等。

該研究為(wei) 下一步分子育種的開展提供了重要基礎數據和理論支撐，同時也為(wei) 促進豬作為(wei) 人類生物學和疾病的生物學模型奠定了基礎。

地方豬種是天然的基因庫

我國是世界第一養(yang) 豬大國，全國生豬存欄、出欄和豬肉產(chan) 量均居世界第一，占我國肉類總產(chan) 量的一半以上。加之幅員遼闊，在極為(wei) 複雜的生態條件和社會(hui) 經濟條件影響下，逐漸形成了具有不同遺傳(chuan) 特性和生產(chan) 性能的家豬品種。

以四川為(wei) 例，四川是全國養(yang) 豬大省，2020年出欄量達5614.4萬(wan) 頭，居全國第一。而且，四川養(yang) 豬曆史悠久，地方豬種資源豐(feng) 富，主要有成華豬、內(nei) 江豬、雅南豬、烏(wu) 金豬（涼山豬）、盆周山地豬（青峪豬和丫杈豬）以及藏豬共6個(ge) 代表性品種。

這些品種與(yu) 國外培育出的一些專(zhuan) 門化家豬品種或品係相比，具有環境適應性強、耐粗放管理、抗病性強、繁殖力高、肉質好、風味獨特、口感尤佳等特點。在科研人員眼裏，這些各具特色的地方品種是一座天然的基因庫，是進行雜種優(you) 勢利用和進一步培育“高產(chan) 、優(you) 產(chan) ”品種的良好原始材料。

“但是，與(yu) 外國豬相比，我國地方豬種的生長速度慢、瘦肉率低。”該論文第一作者、四川農(nong) 業(ye) 大學動物科技學院副教授金龍在接受《中國科學報》采訪時表示。

如何充分科學利用我國豐(feng) 富的地方豬種資源，培育兼顧生長性能和瘦肉率的新品種（係），特別是在低背膘厚前提下維持合適的肌內(nei) 脂肪含量，以確保肉質優(you) 良，是當前農(nong) 業(ye) 動物育種領域關(guan) 注的熱點和難點。

為(wei) 此，研究團隊在十多年來開展豬經濟性狀分子機製挖掘的基礎上繼續發力，利用前沿技術開啟了一係列攻堅克難的研究工作，為(wei) 地方豬種資源的保護與(yu) 利用提供更堅實的理論基礎。

繪製精細基因轉錄調控圖譜

近年來，高通量測序技術的飛速發展、測序成本的下降開啟了生命科學領域大數據時代的篇章。2015年，動物基因組功能注解計劃（FAANG）正式啟動，其主要目標是全麵而完善地注解家養(yang) 動物基因組中的功能元件，該項目的啟動凸顯了農(nong) 業(ye) 動物領域相關(guan) 研究至關(guan) 重要。

“目前，在序列水平上，豬已經有了和人類一樣高質量的基因組。但遺憾的是，豬參考基因組各類功能調控元件注釋尚不完善。這些基因組隻有序列，相當於(yu) 隻拿到了一套‘密碼’，沒有‘密碼本’，我們(men) 就永遠無法獲知基因組每段序列代表什麽(me) 意思、具有什麽(me) 功能。”該論文通訊作者、四川農(nong) 業(ye) 大學教授唐茜子在接受《中國科學報》采訪時解釋道。

這在一定程度上製約了豬的重要經濟性狀（特別是肉質性狀）形成機製的進一步挖掘。

此次研究在現有豬參考基因組基礎上，補充完善注釋了大量調控性轉錄本，包括19072個(ge) lncRNA（長鏈非編碼RNA）、2440個(ge) TUCPs（未知編碼潛能轉錄本）、48232個(ge) circRNAs（環狀RNA）和1245個(ge) miRNA（小RNA）。同時采用高通量染色質空間構象捕獲技術（Hi-C）重構了豬脂肪組織的三維基因組空間結構，在二維的“線性”基礎上，提供了基因調控的三維“空間”信息，為(wei) 下一步分子育種的開展提供了重要基礎數據和理論支撐。

“這就相當於(yu) 你要了解一個(ge) 地方，拿3D圖與(yu) 拿平麵照片相比，前者肯定更清楚更具參考意義(yi) 。”金龍說。

唐茜子指出，這項研究是緊隨FAANG計劃的重要工作，完善了大量豬基因組中的注釋信息，意義(yi) 非凡。

“在眾(zhong) 多影響豬肉品質的指標中，以肌纖維類型組成和肌內(nei) 脂肪含量最為(wei) 重要，而這兩(liang) 者間有著緊密的關(guan) 聯。”在金龍看來，他們(men) 以我國地方豬種“榮昌豬”為(wei) 材料開展的這一研究正好揭示了豬肉好吃的秘密。

該研究特別針對豬重要經濟性狀——骨骼肌生長開展研究。骨骼肌是動物軀體(ti) 最重要的組成部分，占到產(chan) 肉動物體(ti) 重的40%左右。肌纖維作為(wei) 骨骼肌的主要組成單元，分為(wei) 慢速氧化型（I型）、快速氧化型（IIa型）、快速酵解型（IIb型）與(yu) 中間型（IIx型）4種，其類型的差異是影響產(chan) 肉動物肌肉品質的重要因素之一。

過去的大量研究通常將多種骨骼肌視作同一類組織，關(guan) 於(yu) 不同部位骨骼肌的遺傳(chuan) 和轉錄調控特性並未有精細、深入的探究。此次研究進一步完整構建了從(cong) 頭部、前肢、軀幹到後肢，共47種不同解剖學部位骨骼肌的精細基因轉錄調控圖譜，並明確了其在能量代謝、肌纖維組成及脂質沉積方麵的分子調控差異，將會(hui) 為(wei) 農(nong) 業(ye) 動物產(chan) 肉性狀提供重要指導。

理想的模式動物

除了作為(wei) 食物，豬還有更重要的用途。作為(wei) 最接近人類的模式動物，豬在人類攻克疾病研究領域發揮著越來越重要的作用，特別是在人類疾病模型、藥效學、異種細胞和器官移植等方麵。

“比如研究人類肥胖症發生機製和開發治療的藥物，通常就把豬作為(wei) 肥胖模型，因為(wei) 豬的一些代謝生理特征與(yu) 人很像。”金龍舉(ju) 例。

“之前普遍用的生物醫學模型是小鼠，因為(wei) 小鼠的世代間隔比較短，在進化距離上離人類稍微近一點，但是有些基因無法在小鼠上造模，隻有豬才能造模。不僅(jin) 如此，豬還是很好的潛在器官供體(ti) ，就心髒而言，豬的心髒與(yu) 人的心髒在大小、重量上都非常接近。”唐茜子介紹。

為(wei) 充分明確豬作為(wei) 重要農(nong) 業(ye) 動物和代謝相關(guan) 疾病模式動物的代表性，在四川省人民醫院教授李貴森的協助下，該研究還同時比較了豬與(yu) 人及其他模式動物基因轉錄調控模式的差異，從(cong) 啟動子—增強子互作這一典型的染色質空間構象的角度揭示了物種間差異轉錄的調控機理，明晰了大量豬特異性基因調控模式。

“隨著這方麵研究的繼續深入，也許以後豬不隻用於(yu) 吃肉，還可以更多地用於(yu) 醫學相關(guan) 研究。對於(yu) 豬的產(chan) 業(ye) 發展來說，也是一條值得探索的道路。”金龍表示。

相關(guan) 論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-23560-8