8月14日，江西農業大學豬遺傳改良與種質創新全國重點實驗室黃路生院士團隊聯合四川農業大學李明洲教授團隊，在Nature Communications雜志上在線發表題為“Mechanism of Parent-of-origin Effects revealed by Multi-omic data in Euro-Chinese Hybrid Pigs”的研究論文。該研究構建了全球首個同時含染色質構象、DNA甲基化及多種組蛋白修飾的雜交豬父母相高分辨率表觀圖譜，系統揭示了其在親本效應（Parent-of-origin effects, POE）中的協同調控機制。中國科學院院士、中國畜牧獸醫學會理事長黃路生，江西農業大學張志燕研究員為共同通訊作者，江西農業大學李晨宇博士和葛梅博士為共同第一作者; 四川農業大學李明洲教授、龍科任副教授、韓紫音為論文共同作者。

研究背景：在哺乳動物中，絕大多數基因通常被認為在父母兩套染色體之間等效表達。然而，越來越多的研究表明，部分基因的表達受其遺傳來源影響，即存在親本效應。該現象不僅參與早期胚胎發育過程，也與多種疾病的發生和動物性狀的形成密切相關，是揭示復雜性狀遺傳機制的關鍵突破口之一。在畜牧遺傳育種中，親本效應與雜交優勢（heterosis）密切相關。研究表明，不同親本來源的等位基因在雜交子代中常常呈現表達偏好，這種表達偏好可直接影響諸如脂肪沉積、肌肉生長、繁殖性能等經濟性狀的表達。因此，闡明親本效應的調控機制不僅有助于揭示雜交優勢的分子基礎，也為定向育種和分子設計育種提供理論支撐和精準工具。

主要創新：（1）建立覆蓋全基因組、跨物種血統、跨組織的多組學相位數據庫。研究團隊通過三組歐洲商品豬與中國地方豬的雜交組合（大白×二花臉，杜洛克×兩廣，巴克夏×贛西），構建特殊父親-母親-孩子三元核心家系，并整合短讀長測序、長讀長測序（ONT）、全長轉錄組（PacBio）、甲基化測序（TAPS）、CUT&Tag（5種組蛋白標記）、Hi-C等多組學數據，實現對脂肪組織（BF）和背最長肌（LD）中10,516個相位特異表達基因（Phase Specific Expression, PSE）、104,708個相位特異甲基化區域、132,602個相位特異組蛋白修飾位點、25,667個相位特異CTCF結合位點及8,573個相位特異染色質環的精準解析，構建了目前豬領域最系統的高分辨分相染色質三維構象、DNA甲基化、5種組蛋白修飾的表觀組學圖譜。

（2）多組學整合揭示PSE的復合調控機制。研究發現，約 83%的PSE由啟動子區域的DNA甲基化直接驅動。如作者發現ADH1C受DNA甲基化調控，其啟動子區域在父相呈現高甲基化狀態，而母相則表現出顯著高表達。進一步分析顯示，該基因在背膘與背最長肌兩種組織中主要轉錄本均呈現母相特異表達，且表達模式與甲基化水平高度負相關。這一表觀特征提示ADH1C可能為新型印記樣基因。已有研究報道該基因參與脂肪細胞分化，并與豬的大理石紋和胴體性狀顯著相關。其母源優先表達的模式，可能在解釋中國地方豬脂肪沉積能力和肉質優勢中發揮了重要作用。盡管如此仍有顯著比例的PSE與組蛋白修飾（如H3K27ac、H3K4me3）、CTCF結合及染色質結構變化（如PSTAD邊界、PSLoop）密切相關。作者在非相位特異的甲基化區域發現了受到父相特異增強子遠端調控基因MTSS1. 該基因最近被報道參與肌動蛋白的相互作用，介導肌動蛋白絲聚合和細胞骨架重塑，強調了西方血緣在肌肉發育中的潛在優勢。同時作者還通過熒光報告、3C-qPCR以及CRISPR/Cas9介導的增強子干擾實驗證明了調控效應的真實性。

（3）在H19–IGF2與SGCE–PEG10區域重建復雜印記模型。研究人員進一步發現，多個PSE受到多種表觀標記共定位調控，提示POE機制遠非傳統印記模型可完全解釋，而是涉及跨層級、多通路的復合調控網絡。在H19–IGF2區域，研究系統地還原了母源甲基化喪失導致CTCF結合增強，形成絕緣子結構，阻斷增強子對IGF2的激活，進而實現在母源染色體中H19表達、在父源染色體中IGF2表達的經典印記機制，并首次在豬中驗證其與小鼠類似的印跡調控機制。SGCE–PEG10區域也發現具備與H19–IGF2高度相似的多層級精細表觀調控機制，結合啟動子甲基化、CTCF結合、PSTAD形成與增強子–啟動子互作共同驅動印記分相表達，且經CRISPR干擾與3C-qPCR實驗證實其關鍵調控作用。

（4）父母本偏好表達解析揭示雜交優勢的表觀基礎。通過對PSE在歐系與中系血緣偏好的功能注釋，研究發現背膘中父源偏向表達基因富集于脂質生物合成、羥基代謝等通路，而母源偏向基因則關聯脂肪代謝、毒性物質響應等路徑。背最長肌中父源偏向基因富集于神經系統發育與糖類代謝，母源偏向基因則關聯有機羥基代謝與脂質代謝。這一發現揭示了POE通過偏向性表達強化父母雙方的優良性狀，為雜交優勢提供分子支撐。

研究意義：該研究補充了當前豬POE研究中缺乏“跨品種、高雜合、多組學、定相精確”圖譜的不足，拓展了基于親本相位的功能基因解析路徑。相關成果不僅為生豬育種提供了多維表觀標記篩選依據，也為結合表觀調控的非加性選種與選配育種新范式，尤其是開發具有種質創新潛力的新品系和配套系提供了重要參考。同時，該研究所建立的印記模型和調控框架在跨物種印記研究與人類疾病模型中也有參考意義。