中国农业年夜学动物科学技能学院传授孙东晓团队构建了笼罩奶牛59种构造、179万个细胞的多构造单细胞表达图谱，为解析牛主要性状遗传调控机制、推进精准育种和摸索人类疾病的牛模子研究提供了主要资源。9月5日，相干研究结果发表在《天然-遗传》。
试验用的中国荷斯坦牛。课题组供图 ?
作为人类最早驯化的六畜之一，奶牛于全世界食粮安全与农业生态体系中盘踞要害职位地方。传统研究多聚焦在构造层面的转录组阐发，难以展现细胞异质性对于奶牛产奶、孳生、抗病等主要性状的调控作用。本研究冲破技能瓶颈，采用单细胞转录组测序技能，对于1头荷斯坦奶牛胎儿、4头犊牛及10头成年荷斯坦奶牛（含公牛、母牛）的59种构造举行深度测序，终极筛选出179万个高质量细胞，乐成解释出131种细胞类型，涵盖免疫细胞、内皮细胞、上皮细胞、基质细胞、神经细胞、肌肉细胞及生殖细胞7年夜细胞谱系。
团队深切阐发乳腺上皮细胞，发明乳腺上皮细胞分为8个亚型。此中6个腔排泄细胞亚型高表达 ELF五、LTF 等标志基因，ME0-3亚型因高表达泌乳相干基因，与乳汁生物合成紧密亲密相干；腔激素相应细胞亚型表达ESR一、PGR、PRLR等激素受体基因，可能经由过程激素旌旗灯号调控乳腺泌乳功效；基底肌上皮细胞亚型高表达OXTR、PLCB1 等催产素旌旗灯号通路基因，介入乳汁排出历程中的乳腺紧缩。经由过程整合1.6万头荷斯坦奶牛的数据发明，高兴性神经元与乳脂产量、乳脂肪酸显著相干，视网膜无长突细胞及骨骼肌细胞与乳脂肪酸相干，为奶牛产奶性状遗传调控机制解析提供了新思绪。
团队解析了奶牛4个胃的细胞异质性，发明瘤胃、网胃、瓣胃的上皮细胞中氨基酸及脂肪酸降解相干基因显著上调，与前胃于反刍动物纤维消化、能量代谢中的焦点功效高度契合，瘤胃棘细胞于脂肪酸接收中阐扬要害作用；并经由过程跨物种比力，展现了反刍动物皱胃与人类胃上皮细胞的功效同源性，有力撑持了“前胃发源在食道，皱胃发源在十二指肠”的多发源假说，皱胃中胃酸排泄及卵白质加工相干基因被显著激活，为理解反刍动物怪异消化机制三木SEO-和物种间消化体系演化提供了份子证据。
于奶牛康健与疾病研究方面，团队聚焦副结核病这一影响牛养殖业的主要疾病，发明肠道杯状细胞阐扬主要作用，杯状细胞与免疫细胞间存于APP-CD7四、MIF-CD74_CXCR4等配体-受体通路的跨肠道段同享交互作用，GC5亚型重要漫衍在空肠，其标志基因于结核与副结核相干的529个基因中显著富集；跨物种遗传力阐发发明，人炎症性肠病、乳糜泻的遗传力于奶牛空肠、网胃构造和GC5亚型中显著富集，为使用牛模子研究人类肠道疾病提供了理论支撑。
孙东晓暗示，该研究弥补了国际上奶牛单细胞生物学范畴的空缺，为牛遗传育种、免疫研究和比力医学提供了主要基础数据。其技能线路与阐发框架也为其他六畜单细胞图谱构建提供了参考，对于鞭策畜禽种业育种技能立异、保障农业动物遗传资源使用具备主要意义。
相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41588-025-02329-5
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