青岛农业大学“驴全身组织单细胞图谱”成果在《Advanced Science》发表

近日，青岛农业大学动物科技学院在国际权威期刊《Advanced Science》（中国科学院一区TOP期刊，五年影响因子16.3）上发表题为“Revealing the transcriptional and metabolic characteristics of sebocytes based on the donkey cell transcriptome atlas”的研究论文。该研究基于单细胞组学技术首次构建了德州驴全身组织单细胞转录组图谱，通过跨物种与跨组织的比较分析，深入解析了驴皮的独特转录模式及其代谢特征。这是国际上近十年来在驴相关研究领域，继Sci Adv（2018）、Nat Commun（2020）、Science（2022）发表相关研究进展后的又一标志性成果。

驴作为一种重要的牲畜资源，其皮、肉及奶制品在药用和食用领域具有重要价值。目前，全球已记录驴品种数量高达178个，由于近亲繁殖及外来血统的无序引入，约25%驴品种正面临灭绝的威胁，国内驴养殖数量也从2011年的485万头急剧下降至2023年的146万头，这一趋势对驴种质资源保护构成了严重挑战。

为推动驴种质资源保护和创新性利用，动物科技学院马属动物研究团队借助单细胞组学技术，系统构建了德州驴20种组织的单细胞转录图谱。该图谱涵盖了275,050个高质量细胞，注释得到了84种细胞类型，还包括浦肯野细胞和肠内分泌细胞等稀有细胞类型。基于WGCNA揭示了驴各器官系统的功能基因调控网络，确定了GATA6和OLIG2分别作为维持消化系统和神经系统功能的关键转录因子。团队还系统地推断了细胞类型和组织特异性转录因子调控网络，揭示了多个组织特异性转录因子模块。该研究不仅拓展了单细胞组学技术在非模式生物中的应用范围，还为驴优异性状精准育种提供了潜在的分子靶点，全面推动了驴种质资源保护与精准育种研究从群体水平向单细胞水平的跨越。

研究团队还基于跨物种和跨组织的比较分析，揭示了驴皮脂细胞在能量和脂质代谢中的独特基因表达模式，鉴定出PON3为驴皮脂细胞的特异性标记基因，并进一步阐明驴皮脂细胞主要通过丁酸代谢途径生成乙酰辅酶A，进而驱动脂肪酸合成。结合驴、马、牛和猪皮肤的代谢组学数据，研究揭示了驴皮中γ-谷氨酰半胱氨酸和花生四烯酸等高含量代谢物的积累特征，提示其与驴皮药用价值的潜在关联。此外，通过整合驴皮单细胞转录组和代谢组数据，研究发现了CD44在调控皮脂细胞塑造驴皮独特代谢模式方面的关键作用。这一发现从细胞分子层面解析了驴皮独特药用价值的生物学本质，同时为阿胶原料及其产品的精确鉴别提供了可靠的分子靶标。这些突破将助力我国阿胶产业突破资源瓶颈、实现科技赋能。未来，基于本研究理论成果，可进一步探究驴皮活性成分的规模化合成，从而缓解驴资源与阿胶原料需求之间的矛盾。

综上所述，该研究系统解析了驴的分子特征，填补了驴皮代谢机制研究领域的关键空白，为驴种质资源的保护与创新利用提供了重要的数据支撑和理论依据。此外，团队还建立了驴单细胞转录图谱在线数据库（https://egrb.qau.edu.cn/），有望进一步推动驴相关研究领域的快速发展，助力我国乃至全球在驴种质资源保护与利用方面取得更大的突破。

该论文第一单位为青岛农业大学动物科技学院，内蒙古大学与青岛农业大学联合培养博士生田宇为第一作者，青岛农业大学动物科技学院沈伟教授、王俊杰教授和内蒙古大学生命科学学院张滕教授为共同通讯作者。该项目得到了农业农村部畜禽种质资源鉴定项目、山东省泰山学者工程和山东省驴产业技术体系等项目的资助，以及山东俊驰驴业有限公司德州驴国家级保种场等单位的支持。