論文題目：雞卵泡顆粒細胞的三維基因組研究

論文作者：李地艷  寧椿游  張加滿  李明洲

獲獎等次：第三屆川渝科技學術(shù)大會優(yōu)秀論文一等獎

研究雞卵泡顆粒細胞的三維基因組，以提高本土蛋雞的產(chǎn)蛋性能、繁殖性能，并從中“窺探”人類卵巢發(fā)育調(diào)控的機制，這并非不可實現(xiàn)。四川農(nóng)業(yè)大學動物科技學院李地艷（現(xiàn)就職于成都大學）教授團隊的研究論文《雞卵泡顆粒細胞的三維基因組研究》揭示了蛋雞卵泡發(fā)生過程中的調(diào)控機制，既為本土蛋雞提高產(chǎn)蛋量提供思路，也為卵巢發(fā)育研究提供了參考價值。

李地艷    

我國擁有豐富的地方雞種資源，地方雞種雖肉質(zhì)優(yōu)良、抗逆性好，但存在生長慢、產(chǎn)蛋率低等問題，限制了地方雞產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。在這其中，卵泡的正常發(fā)育和成熟是決定雞產(chǎn)蛋率高低的關(guān)鍵，更是禽類繁殖性狀形成和提高家禽產(chǎn)蛋性能的重要理論基礎(chǔ)。為此，李地艷團隊從2010年開始持續(xù)開展卵泡發(fā)育的相關(guān)研究。

李地艷告訴記者，一只進口蛋雞一年產(chǎn)蛋約320枚，本土蛋雞產(chǎn)蛋約260枚，產(chǎn)蛋率偏低。如何進一步提高本土蛋雞300日齡產(chǎn)蛋量和最大連產(chǎn)天數(shù)，是團隊在論文中亟待解決的關(guān)鍵問題，而解決這一關(guān)鍵問題的著力點是尋找到調(diào)控產(chǎn)蛋的關(guān)鍵功能基因。

“先前對雞的卵泡組學研究比較匱乏，特別是從整體水平和三維基因組層面上研究的更少，并且目前有關(guān)雞卵泡發(fā)育的認識還不夠全面。”李地艷介紹，要徹底揭示卵泡發(fā)育過程中基因的轉(zhuǎn)錄和調(diào)控因素，必然要從染色體空間構(gòu)象的三維視角，并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學對基因組的空間分布以及相互接觸和聚集方式、調(diào)控元件的分布、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)動態(tài)等方面進行解析，全面系統(tǒng)地闡明卵泡發(fā)育的分子機理。

于是，李地艷團隊以雞不同卵泡發(fā)育時間點的顆粒細胞為研究對象，解析了卵泡形成10個不同階段顆粒細胞的動態(tài)轉(zhuǎn)錄組，同時對關(guān)鍵階段利用多組學聯(lián)合分析揭示了卵泡發(fā)生過程中染色質(zhì)構(gòu)象動態(tài)變化規(guī)律。“簡單來說，研究就是把蛋雞連續(xù)產(chǎn)蛋的機理搞清楚，找到控制雞產(chǎn)蛋的關(guān)鍵基因。”李地艷解釋道。

據(jù)介紹，這一研究首次利用Hi-C技術(shù)（高通量染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)）揭示了家禽卵泡發(fā)育過程中染色質(zhì)的動態(tài)變化以及空間結(jié)構(gòu)調(diào)控基因表達的客觀規(guī)律，為闡明基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控提供了新的見解。“雖然鑒定得到了許多調(diào)控卵泡發(fā)育的重要結(jié)構(gòu)單元和功能基因，但缺乏在細胞或機體上的實驗驗證。因此，后期的研究可以通過3D-FISH或基因編輯等實驗手段，對一些功能基因的遠端調(diào)控元件進行敲除，證實其對目標基因的真實調(diào)控作用。待明確目標基因的具體調(diào)控作用后，可進一步對本土蛋雞進行基因編輯，通過現(xiàn)代生物技術(shù)育種從而實現(xiàn)快速獲得高繁殖性能的新雞種。”李地艷期待，今后可以運用分子育種的手段提高卵泡發(fā)育能力，進一步提升本土蛋雞的產(chǎn)蛋性能、繁殖性能。

產(chǎn)蛋率是雞最重要的經(jīng)濟性狀之一，屬典型復(fù)雜數(shù)量性狀，影響著產(chǎn)蛋量和生產(chǎn)效率。而李地艷團隊的研究提供了大量調(diào)控卵泡發(fā)育成熟相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄的非編碼區(qū)特別是增強子區(qū)域所在基因組位置，結(jié)合功能基因和非編碼區(qū)調(diào)控元件進行精準分子育種，可加速家禽的品種改良。這一研究今后在家禽遺傳育種等相關(guān)領(lǐng)域可實現(xiàn)品種在性能和品質(zhì)上的雙突破，加快畜禽種業(yè)向數(shù)量質(zhì)量并重、資源節(jié)約與高效利用的方向發(fā)展。

值得一提的是，該項研究還為人類卵巢生殖疾病發(fā)生機制提供了參考資料。

卵巢癌是常見的婦科惡性腫瘤，患者預(yù)后通常較差，目前缺乏有效的早期診斷標志和基因治療手段，而體外模型的研究可以提供很多關(guān)鍵信息。雞自發(fā)性卵巢癌發(fā)生率高于其他物種，作為卵巢癌的自發(fā)模型有其獨特的優(yōu)勢。李地艷介紹：“雞的卵巢癌與人類相似，卵巢癌發(fā)生過程中也普遍存在p53基因突變，因此可以將雞作為人類卵巢癌發(fā)病研究的重要模型。而且雞容易大規(guī)模繁殖，遺傳背景也很清楚，非常適合在體外進行大規(guī)模的藥物處理和數(shù)據(jù)采集，獲得與卵巢癌以及其它生殖相關(guān)疾病的診療模型數(shù)據(jù)。在我們研究中發(fā)現(xiàn)的調(diào)控雞卵泡生長發(fā)育過程的重要基因，根據(jù)其血液中表達量的變化，可以預(yù)判生殖發(fā)育的進程，這也初步說明了這條路線的可行性。”

記者了解到，該研究論文以李地艷教授為第一作者，并和四川農(nóng)業(yè)大學李明洲教授為共同通訊作者，博士研究生寧椿游、碩士研究生張佳滿、博士研究生王譽杰為共同第一作者。論文研究結(jié)果受到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、四川省科技廳等項目資助。