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近日，中国农业大学动物科学技术学院联合国内外研究机构，在国际出版集团Wiley旗下学术期刊《前沿科学》（Advanced Science）在线发表研究论文《比较单细胞转录组景观揭示水牛在选择育种中的泌乳调控机制》（Comparative Single-Cell Transcriptomic Landscape Reveals the Regulatory Mechanisms of Lactation during Selective Breeding in Asian Water Buffalo）。该研究利用单细胞转录组测序技术，构建了首个水牛多组织单细胞转录组图谱，分析揭示了泌乳过程中关键的细胞和分子调控机制，为分子设计育种提供了细胞水平的基因功能信息。
单细胞组学是生命科学领域的一项重要技术突破，对研究细胞间的异质性，从细胞水平揭示基因的表达调控功能具有独特优势。水牛作为重要农业动物，经过长期选育已培育出多个高产乳用品种。虽然此前已有大量研究鉴定到影响产奶性状的遗传变异，但其背后的细胞调控机制尚不明确。课题组通过对产奶性能差异的河流型水牛与沼泽型水牛的12个组织进行单细胞转录组测序，成功构建了包含397,011个高质量细胞、涵盖57种细胞类型的多组织单细胞转录组图谱。
通过系统的比较单细胞转录组分析，揭示了与产奶性能相关的关键细胞和分子调控网络，首次鉴定到催乳素细胞中特异性下调的TRHDE基因表达与优异产奶性能密切相关，且这一调控模式在水牛和奶牛中高度保守。通过整合单细胞转录组与选择信号、全基因组关联分析结果，精准识别出管腔细胞、肝细胞和兴奋性神经元等与产奶性状相关的分泌、代谢和神经细胞类型。进一步的细胞通讯分析揭示，管腔细胞、催乳素细胞、促生长激素细胞、兴奋性神经元等多种细胞类型在泌乳调控过程中存在较强的细胞互作，同时结合基因共表达网络分析发现水牛、奶牛和人类在泌乳调控机制上的进化保守性。
项目同步构建了开放共享的单细胞转录组图谱在线数据库（http://bovomicshub.com），为农业动物功能基因组学和分子设计育种研究提供了重要参考资源，同时支持跨物种单细胞转录组比较分析，助力动物性状形成的细胞和分子机制解析。
我校动物科学技术学院张毅教授为论文通讯作者，博士生代冬梅、博士后司敬方为论文的第一作者。研究得到了“十四五”国家重点研发计划《主要农业反刍动物优异种质资源精准鉴定》项目、国家奶牛产业技术体系（CARS-36）、中国农业大学动物科学技术学院人才发展基金计划资助。
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