PART.01研究背景介绍
产蛋性状（如开产日龄、产蛋数等）是鸡育种中最重要、也最典型的复杂性状之一，其遗传基础往往涉及多组织、多通路与多时间尺度的共同作用。母鸡群体产蛋周期通常可分为产蛋前期、产蛋高峰期与产蛋后期，不同阶段在内分泌调控与生殖轴组织功能上呈现显著差异，但相关组织在不同产蛋阶段的基因表达与遗传调控如何动态变化，长期缺乏系统性解析。另一关键挑战是大量与繁殖相关的遗传关联位点位于基因组的非编码区，虽然提示我们调控突变在其中发挥的重要功能，此前 ChickenGTEx 的试点阶段已基于公共数据初步鉴定了鸡不同组织的调控效应图谱，但目前仍缺少专注于母鸡产蛋性状的“遗传变异—分子表型—复杂性状”的可解释链条，难以精准锁定候选基因与作用组织和产蛋阶段。为此，构建具备统一采样设计、配对基因组信息与多组织转录组数据的“GTEx”资源，并在产蛋阶段这一关键生物学上下文中开展分层调控解析，有望显著提升对母鸡繁殖复杂性状遗传机制的可解释性与可转化价值。
PART.02论文概要
2025年12月7日，中国农业大学、丹麦奥胡斯大学以及南京农业大学等单位的研究人员在Nature Communications期刊发表了题为“Egg-laying ChickenGTEx resource deciphers context-specific regulatory effects on fertility traits”的研究论文。研究团队构建了覆盖下丘脑–垂体–卵巢轴与肝脏的产蛋阶段特异性ChickenGTEx资源，并系统刻画不同产蛋阶段的调控效应，进一步联合大群体GWAS，研究在与产蛋性状相关的显著位点中观察到：37个位点可由“共享调控效应”共定位解释，另有5个位点只能由“阶段特异调控效应”解释；同时，这些共定位基因的同源基因在人、猪、牛繁殖相关性状中呈现遗传力富集信号，提示部分繁殖调控机制具有跨物种保守性。
PART.03结果分析与阐述
1. 从“阶段×组织”出发，构建高一致性、多组学ChickenGTEx资源
该研究以商业化鸡群为基础，在三个鸡产蛋阶段时间点选取358只母鸡：产蛋前期（20周龄）、产蛋高峰期（30周龄）与产蛋后期（58周龄），对每只个体采集下丘脑、垂体、卵巢、肝脏四个关键组织，共获得1272份RNA-seq数据；同时对相同个体完成平均约26×深度的全基因组测序（WGS），从而实现“同一批动物、统一采样流程、转录组—基因组配对”的设计。
2. 鸡产蛋阶段GTEx项目流程示意图
研究人员从RNA-seq中量化了多类分子表型，包括基因表达、外显子表达、增强子表达以及可变剪接等，并基于WGS提取常见变异用于分子数量性状位点（molecular quantitative trait loci，molQTL）分析。在系统的cis-molQTL扫描中，大比例分子表型能够检测到显著遗传调控信号，在分子表型层面，研究共检测到20,815/25,016（83.21%）基因具备eQTL调控（eGene），40,584/78,530（51.68%）外显子具备exQTL调控（exGene），7,242/13,374（54.15%）增强子具备enQTL调控（eEnhancer），以及10,397/15,593（66.68%）存在剪接事件的基因具备sQTL调控（sGene），并进一步通过条件独立分析与精细定位获得较高分辨率的候选因果变异集合，为后续功能验证与育种应用提供“可落点”的变异与基因清单。
3. 核心贡献：产蛋阶段特异性调控效应及其“机制中介”拆解
为回答“同一变异在不同产蛋阶段是否呈现不同调控效应”的问题，研究开展了产蛋阶段交互（stage-interaction）层面的molQTL分析，并在至少一个组织中识别到多类阶段交互分子表型信号。在总体结论上，研究检测到1008个在至少一种组织（不含垂体，因缺少相应单细胞数据支撑）表现出阶段特异性调控效应的基因。更进一步，研究将“阶段特异效应”与三类潜在生物学情境因子相连接：细胞组成变化、转录因子活性以及共表达网络模块，并通过中介分析评估其解释比例。结果显示，在这些阶段特异调控基因中，60.02%可被至少一种生物学因子显著介导；其中12.60%由细胞组成差异介导，52.78%由转录因子介导，32.84%由共表达网络模块介导。这一探究结果表明阶段特异调控并不只是“统计学上的交互效应”，而往往对应可追溯的生物学解释路径，从而为后续功能实验提供更清晰的理论支点。
4. 从调控到性状：联合大群体GWAS揭示“产蛋阶段上下文”对位点解释的必要性
在大群体GWAS层面，研究识别到100个达到提示性显著水平的位点，并在进一步阐释中指出其中80个与鸡繁殖/产蛋相关性状有关；同时，研究显示molQTL能解释更高比例的表型遗传力。通过共定位（colocalization）分析，53/100（53%）GWAS位点可与至少一种molQTL信号共定位；在eQTL能够解释的GWAS位点中，仍有一部分只能在“阶段特异/阶段交互”的eQTL中实现共定位，强调产蛋阶段这一生物学上下文对机制解析的增益。最终，研究在整合分析中提出124个候选基因，并标注其对应组织、分子表型与关键产蛋阶段，为育种标记开发与功能验证提供系统化参考。
5.启发与展望
总体而言，该研究以严格统一的采样与配对组学设计，构建了产蛋阶段特异性ChickenGTEx资源，系统揭示了“产蛋阶段上下文”如何影响分子表型的调控效应，并证明将阶段特异调控纳入整合分析可提升GWAS位点的机制解释能力与候选基因优选效率。同时，研究也明确提示若干局限：其一，产蛋阶段与年龄高度耦合，部分观察到的效应可能反映年龄依赖调控，仍需更精细时间点与更多发育阶段样本进行区分；其二，部分机制中介（如垂体）受限于单细胞参考数据的缺失；其三，GWAS主要基于单一商业化群体，跨群体验证与功能实验仍是将资源转化为育种工具与生物学因果结论的关键下一步。
PART.04作者简介
已毕业中国农业大学博士、现丹麦奥胡斯大学博士后朱迪与南京农业大学史凯博士为本文共同第一作者。中国农业大学生物学院胡晓湘教授、丹麦奥胡斯大学房灵昭副教授以及南京农业大学冯春刚教授为本文共同通讯作者。中国农业大学生物学院王宇哲青年研究员、赵毅强副教授，河北农业大学樊宝良教授，广东温氏南方家禽育种有限公司徐振强博士，姜自琴博士参与指导了该研究。本研究得到了国家重点研发计划(2021YFD1300100)、生物育种国家科技重大专项(2023ZD0406805)国家自然科学基金(32272862)、畜禽生物育种全国重点实验室课题(2025SKLAB6-21)、广东省重点领域研发计划(2022B0202100002)以及中国农业大学2115人才发展计划资助，中国农业大学模式动物表型与遗传研究国家重大科技基础设施羲和高性能计算平台提供了运算支持。
参考文献：
Zhu D, Shi K, The ChickenGTEx Consortium, et al. Egg-laying ChickenGTEx resource deciphers context-specific regulatory effects on fertility traits. Nature Communications. 2025. doi:10.1038/s41467-025-67245-y.
专家意见
专家点评意见1——中国农业大学杨宁教授 :
家禽产蛋性状本质上是“神经—内分泌—卵巢发育—肝脏代谢”协同驱动的系统性表型：下丘脑–垂体–卵巢（HPG）轴通过促性腺激素释放与卵泡发育进程，决定排卵节律与激素脉冲特征；肝脏则承担卵黄前体物质（如脂蛋白、卵黄蛋白原）合成与能量代谢供给，为持续产蛋提供关键物质基础。随着产蛋前期、产蛋高峰期与后期阶段的更迭，机体激素水平、免疫状态、组织细胞组成及组织间通讯网络均发生动态重塑，使得同一遗传变异在不同阶段、不同组织中可能呈现截然不同的调控方向与效应强度。这种显著的“上下文/阶段依赖”效应，正是传统单时间点、单组织研究难以系统解析产蛋遗传机制的核心瓶颈，也限制了GWAS信号向分子靶点与育种应用的高效转化。
该研究在群体设计与多组学整合方面体现出较高水准：一方面，在同一商业群体中构建大规模表型与基因型资源，依托12,952只个体的遗传数据与多时期产蛋指标，为复杂性状关联分析提供充足统计功效；另一方面，进一步选取358只母鸡进行高深度全基因组测序，并在下丘脑、垂体、卵巢及肝脏四组织、三个关键产蛋阶段获取1,272份高质量RNA-seq数据，从而在同一遗传背景与生理轴线框架下系统刻画分子调控景观。研究不仅识别阶段特异调控基因，还将调控来源拆解为细胞类型组成变化、转录因子活性改变与共表达网络重构三条机制路径，既回答“哪里发生了调控变化”，也进一步解释“为何会发生变化”，逻辑链条清晰、可解释性强。尤为关键的是，研究将表达调控效应与大群体产蛋性状位点进行共定位，区分共享与阶段特异信号，从而显著提升候选基因的可信度、优先级与可验证性，为后续功能验证、因果变异精细定位、分子标记筛选以及“分阶段精准选育”（在不同产蛋时期采取差异化改良策略）提供了可直接复用的分析框架与数据支撑。
此外，跨物种同源基因在猪、牛及人类繁殖性状遗传力中的富集提示相关调控模块具有一定保守性，这不仅增强了结论的稳健性与外推价值，也为跨物种繁殖机制研究与育种改良提供了可迁移的候选通路与靶点清单。总体而言，该工作在数据规模、研究设计、机制分解与转化导向上兼具深度与系统性，既是重要的资源性贡献，也为复杂繁殖性状的“从位点到机制再到应用”提供了示范范式。
专家点评意见2——华南农业大学张细权教授：
家禽产蛋性状属于典型的复杂性状：既受下丘脑–垂体–卵巢（HPG）轴的神经内分泌调控，也依赖肝脏等代谢组织对卵黄前体与能量供给的支撑；更关键的是，产蛋前、产蛋高峰与后期阶段的激素环境、细胞组成和组织互作持续变化，使遗传效应呈现显著的“阶段依赖”与“组织依赖”。因此，传统在单一组织、单一时间点上寻找关联位点或差异基因，往往只能得到碎片化线索，难以回答“哪个变异在何时、何处、通过何种分子表型影响产蛋”的核心问题。
本研究在设计上体现出难得的群体尺度与机制深挖并重：一方面，在商业群体中对逾万只个体进行低深度基因分型并系统记录多时期产蛋指标与体重性状，为GWAS提供坚实统计基础；另一方面，从同一群体中选取遗传背景多样且亲缘关系可控的母鸡，获取高深度全基因组重测序并在HPG轴及肝脏四组织、三个关键产蛋阶段产生大规模转录组数据，进而同步量化基因表达、外显子表达、增强子活性与可变剪接等多层次分子表型。更具亮点的是，研究不仅报告了大量cis-molQTL并通过条件独立分析与精细定位显著提升因果变异分辨率，还系统刻画了组织共享与组织特异的调控格局，并提出跨组织表达比值这一分子表型（erQTL）来捕捉组织间“相对表达”受遗传调控的维度，为理解组织互作与遗传调控外溢效应提供了新的分析抓手。
在“阶段特异调控”这一关键科学问题上，研究互作模型识别大量阶段互作QTL，并进一步用中介分析将其拆解到可解释的生物学上下文中。研究将molQTL与大群体GWAS位点进行共定位，解释了相当比例的性状关联信号，并揭示部分位点只有在特定阶段/上下文下才可被捕捉，从而直接回答了“为何一些遗传信号难以跨时间点复现”的长期困惑。跨物种同源基因的遗传力富集与家畜QTL区域富集结果，则在提升结论稳健性的同时，凸显鸡作为繁殖性状研究模式动物的价值。总体而言，该工作在资源构建、方法整合与机制链条打通方面具有范式意义，为“分阶段精准选育”、功能验证奠定了高质量基础。
