猪是我国最重要的农业经济动物，提供着全球约30%的肉类蛋白来源，其生长速度、肉质风味及抗病力等经济性状的遗传改良是畜禽育种的核心任务 。然而，长期以来，猪的育种研究主要依赖组织水平的转录组数据（Bulk RNA-seq），这种混合信号往往掩盖了细胞间的异质性，导致我们难以精确解析“基因变异”如何通过“特定细胞类型”调控“复杂性状”这一关键机制 。

近期，中国农业科学院深圳农业基因组研究所动物中心易国强团队联合华南农业大学、丹麦奥胡斯大学、美国北卡罗莱纳州立大学等单位的科研团队，在《Advanced Science》发表了题为《Construction of a Multitissue Cell Atlas Reveals Cell-Type-Specific Regulation of Molecular and Complex Phenotypes in Pigs》的研究成果，该项工作构建了全球首个猪多组织单细胞转录组图谱，为猪的精准育种和人类疾病模型研究提供了高分辨率的“细胞级”参考 。

PART.01｜技术路线图

PART.02｜主要研究成果

1、绘制猪全景细胞图谱，解析组织异质性规律

研究首次全景展示了猪体内细胞的分布规律与功能特征。发现回肠是细胞异质性最高的组织，包含肠道干细胞、肠内分泌细胞等24种亚群，反映了其复杂的消化吸收与免疫防御功能；而肌肉组织细胞构成相对单一。此外，同一谱系细胞在不同组织中表现出显著的 “微环境适应性”，例如小胶质细胞（P2RY12+）和Kupffer细胞（CD163+）分别在脑和肝脏中执行特异性的免疫监视功能。(图1)

图1. 猪19种组织单细胞转录组全景图

2、解析肌纤维分化轨迹，挖掘产肉性状关键调控因子

针对育种中最为关注的肌肉性状，研究团队系统解析了骨骼肌、心肌和平滑肌的细胞异质性。

肌纤维分型：精准鉴定了I型慢肌（MYH7高表达，主要影响肉质嫩度与耐力）和IIx/IIb型快肌（TNNC2高表达，主要影响生长速度与产肉率） 。

调控网络：通过拟时序分析，揭示了从卫星细胞向肌纤维分化的完整轨迹，发现转录因子MYOD1是驱动快肌分化的核心开关，而METTL3则对维持慢肌特性至关重要。这为培育“高瘦肉率”或“高品质猪肉”品种提供了精准的分子标记。(图2）

图2. 肌肉细胞异质性分析

3、阐明肠道上皮更新与免疫防御的细胞协同机制

在肠道组织中，研究构建了“干细胞（LGR5+/OLFM4+）→前体细胞→成熟功能细胞”的连续分化模型，解析了ZBTB11等转录因子在肠内分泌细胞分化中的级联调控作用，这对提高猪的饲料转化率研究具有参考价值(图3)。

图3. 上皮细胞组织特异性分析

同时，研究揭示了免疫细胞的组织特异性分布，如M2型巨噬细胞富集于回肠以维持肠道稳态，CD8+ T细胞在心脏中高比例存在。这提示在抗病育种工作中，应结合不同组织的免疫细胞组成特点，聚焦其特异性富集的细胞亚群开展研究。(图4)

图4：免疫细胞异质性分析

4、建立ieQTL分析体系，突破复杂性状解析精度的瓶颈

本研究最大的创新在于将GWAS数据与单细胞转录组整合，首次在猪中鉴定了细胞类型特异性表达数量性状位点（ieQTL）。

提升解析率：研究发现，仅有22%的遗传调控效应能在常规Bulk eQTL中被检测到，绝大多数遗传变异的作用具有高度的细胞特异性。这说明ieQTL分析有效克服了传统Bulk测序因组织混杂而导致的“均值掩盖效应”，通过找回那些被掩盖的78%的精细调控信号，将我们对遗传变异功能的解析精度从“组织级”提升到了 “细胞级”。

机制解析：成功解析了多个GWAS位点的作用机制。例如，发现基因MANBA的遗传变异（rs8118205651）特异性地在IIx型肌核中起作用，通过调控肌细胞凋亡影响背膘厚度；基因SKOR2的变异则通过影响睾丸Leydig细胞的功能调控产仔数。这一成果将猪经济性状的遗传解析分辨率从“组织水平”提升到了“细胞水平”。(图5)

图5. ieQTL分析

5、验证跨物种保守性，拓展猪作为医学模型的应用维度

通过跨物种比较分析，证实了猪与人在细胞类型特异性基因表达及核心转录调控网络（如肌肉MYOD1-METTL3）上具有高度保守性。更为重要的是，本研究发现，猪免疫和神经细胞的特异性调控基因，显著富集了人类炎症性肠病、阿尔茨海默病等复杂疾病的遗传力信号。这不仅证实了猪作为人类疾病模型的优越性，也为猪的抗病育种与医学转化研究提供了双向互证的科学依据。(图6)

图6. 猪-人复杂性状关联分析

PART.03｜总结

构建猪多组织单细胞图谱：涵盖19个组织229,268个高质量细胞核，注释为67种主要细胞类型，系统刻画肌肉、上皮、免疫细胞等异质性特征与功能特异性。

解析细胞类型特异性基因调控：通过解卷积3,921个bulk RNA-seq样本，鉴定5,168个细胞类型互作eQTL基因(ieGenes)，其中37个ieQTL与GWAS信号特异性共定位，揭示复杂性状细胞起源。

跨物种疾病机制关联：发现37种猪细胞类型与人类137种复杂性状显著关联，为猪精准育种和人类疾病模型提供关键资源。

参考文献DOI: 10.1002/advs.202504961