Nature Communications | 江西农大黄路生院士团队绘制猪结构变异图谱

猪的基因组里，除了单个碱基的变化，还藏着大量大片段的插入、缺失、重复和倒位，这些结构变异对猪的体型、毛色和适应能力到底怎么施加影响，过去一直没被系统摸清。2026年7月27日，江西农业大学猪遗传改良与种质创新全国重点实验室黄路生院士团队在《Nature Communications》上发表了题为《The influence of structural variants from 2445 pigs on gene expression and complex traits》的研究。他们整合了2445头猪的全基因组短读长数据和60个长读长测序样本，覆盖了全球120个品种，构建了一张高分辨率的猪结构变异图谱，并且系统评估了这些变异对基因表达和复杂性状的实际贡献。

研究团队最后拿到的这张图谱里，包含了158288个缺失、137493个插入、10063个重复和660个倒位。这些变异在染色体上的分布很不均匀，5号染色体上就有一个异常密集的热点区域，并且缺失和插入特别偏爱往染色体的两端跑。跟已有的猪结构变异数据库一对比，他们新发现的变异占了45.11%，其中亚洲野猪群体贡献了最多此前没被记录的新东西。团队还专门算了结构变异和附近SNP之间的连锁关系，结果发现43.38%的结构变异没法被周围的SNP有效标记（r²<0.8），而SNP之间这个比例只有7.93%。在F6杂交家系的266个肝脏样本里，他们把结构变异加入遗传力模型后，14835个基因的表达遗传力平均值从0.514一下子提高到了0.583，这说明以前那些在SNP分析里怎么也找不着来源的“缺失遗传力”，确实有很大一部分就藏在这些结构变异里。

在F6家系的肝脏、骨骼肌、背膘和肌内脂肪这四种组织里，团队做了结构变异和基因表达的关联分析。在17736个表达基因中，有49.01%的基因和附近的结构变异存在显著关联，这个比例比他们预想的要高不少。进一步精细定位之后，每种组织都找到了几十个高置信度的调控性变异，并且有些变异显示出来的关联信号比同一区域里最强的SNP还要强。比如说，14号染色体上一个16kb的重复片段跟肌肉里BMPR1A基因的表达关系非常密切（P=1.51×10⁻¹⁴），这个基因一直被认为跟生长发育有关。再比如8号染色体上一个560kb的重复，它跟背膘里KIT基因的表达关联特别突出（P=7.54×10⁻²⁶），团队还在F6群体的纯黑和纯白个体里验证了KIT的拷贝数确实跟毛色对得上号。他们还发现，超过70%的调控性变异只在一个组织里起作用，四个组织都共用的还不到4%，这说明这些变异的作用方式远比想象的要精细和局限。

研究团队用群体分化指数FST筛了一波跟驯化和环境适应有关的变异。把亚洲野猪和亚洲家猪放在一起比较，他们找到了181个高度分化的结构变异，其中4号染色体上SFT2D2基因附近一个300bp的插入，在肝脏和肌肉里都显著影响了该基因的表达。再比较中国北方寒冷地区的大体型猪和南方炎热地区的大体型猪，11号染色体上GPC6基因上游一个53bp的插入分化得特别厉害（FST=0.81），这个插入跟肝脏里GPC6表达下调显著相关（P=3.74×10⁻²³），并且它正好落在肝脏增强子区域里。GPC6编码的蛋白参与调控Wnt和Hedgehog信号通路，之前的PheWAS分析也显示它跟背膘厚度有关。类似的，14号染色体上一个3.5kb的缺失在南北群体里也分化明显，并且跟肌肉里TRUB1的表达相关，而TRUB1又跟棕榈油酸含量挂上了钩。

在体型差异这块，团队比较了305头小型猪和913头大体型商业猪，鉴定出225个高度分化的结构变异。4号染色体上PLAG1基因第一内含子里的一个316bp缺失（FST=0.956），还有它上游33kb处的一个50bp缺失，这两个变异在F6群体里都跟肌肉中PLAG1的表达和240日龄体重显著相关。那个50bp缺失能解释15.19%的体重变异，全基因组关联分析也确认这个位点达到了显著水平（P=9.02×10⁻⁸），并且共定位分析显示该位点的GWAS信号和eQTL信号后验概率有0.86。此外，6号染色体上CDK10基因内含子里的一个65bp插入和18号染色体上一个与NUDCD3表达相关的220bp插入，也在小型猪和商业猪之间表现出极端的分化。这些结果给猪的遗传改良和生物医学模型研究提供了扎实的基础数据支撑。

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