牛循环代谢组的遗传调控|北京沫之东生物技术有限公司

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循环代谢组是连接遗传因素与复杂表型的重要中间层，然而，现有的全基因组研究——即使在人类中开展的研究——也很少能够捕捉动态生理环境或细胞调控机制。在此，我们构建了牛代谢组图谱（Cattle Metabolome Atlas，https://cattlema.farmgtex.org/），这是一个综合性资源，涵盖来自4,651头牛、具有匹配序列水平基因型且处于高度动态胎次和泌乳阶段的3,436种血浆代谢物和4,851种血清代谢物。我们定位了728个血浆代谢物数量性状位点（mQTL）和622个血清代谢物数量性状位点，揭示了广泛存在的情境依赖性调控架构。将这些mQTL与59种组织的多组织表达数量性状位点（eQTL）及单细胞图谱相整合后发现，74%—79%的mQTL与29种组织中的eQTL发生共定位，从而优先确定肝脏是主要的全身性枢纽，并在单细胞分辨率下解析了代谢程序。此外，我们还绘制了涉及牛11种复杂性状的538条因果性“基因—组织—代谢物—性状”级联关系。最后，跨物种分析表明，牛与人之间的遗传代谢具有部分进化保守性，确立了该图谱作为牛遗传学与基因组学、选择育种及比较生物学的重要资源。

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循环代谢组是连接遗传因素与复杂表型的重要中间层，然而现有的全基因组研究——即使在人类中开展的研究——也很少能够捕捉动态生理环境或细胞调控机制。在此，我们构建了牛代谢组图谱（Cattle Metabolome Atlas，https://cattlema.farmgtex.org/），这是一个综合性资源，涵盖来自4,651头牛的3,436种血浆代谢物和4,851种血清代谢物；这些动物均具有匹配的序列水平基因型，且样本覆盖高度动态的胎次和泌乳阶段。我们定位了728个血浆代谢物数量性状位点（mQTL）和622个血清代谢物数量性状位点，揭示了广泛存在的情境依赖性调控架构。将这些mQTL与覆盖29种组织的多组织表达数量性状位点（eQTL）及59种组织的单细胞图谱进行整合分析表明，74%–79%的mQTL与eQTL发生共定位，从而确定肝脏是主要的全身性枢纽，并在单细胞分辨率下解析了代谢程序。此外，我们绘制了涉及牛11种复杂性状的538条因果基因—组织—代谢物—性状级联通路。最后，跨物种分析表明，牛与人类之间的遗传代谢具有部分进化保守性，从而确立了该图谱在牛遗传学与基因组学、选择育种及比较生物学研究中的重要价值。

利益冲突声明

基金资助信息声明

中国国家重点研发计划，2021YFF1000701-06 ，2023ZD0404901-05 ，2021YFD1200903-06

山东省泰山学者基金，tsqnz20231240

山东省自然科学基金，ZR2023QC252

山东省农业科学院农业科技创新工程项目，CXGC2025F09 ，CXGC2026C06 ，CXGC2026G06

山东省肉牛产业技术体系，SDAIT-09-02

山东省重点研发计划，2023LZGC004

国家现代农业产业技术体系专项资金，CARS-36

版权

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本文依据以下许可协议公开：

CC-BY-NC-ND 4.0国际许可协议。

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发布于2026年9月11日。

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