近日，我校作为国内唯一通讯单位的国际大科学计划FarmGTEx(农业动物基因型-组织表达项目，The Farm Animal Genotype-Tissue Expression Project)白皮书以Perspective文章的形式在Nature Genetics发表。
FarmGTEx计划旨在通过建立农业动物的多组织遗传调控效应图谱，解决农业动物基因表达的遗传决定问题。该大科学计划由我校动物科学学院畜牧学科团队与来自14个国家91个研究机构的研究人员联合发起。
农业动物在数千年的驯化和人工选择中积累了丰富的遗传多样性。这些动物在抗病性、生长效率和环境适应性等方面表现出复杂的基因表达模式，但其调控机制尚不明确。为了揭示这些机制，推动畜禽精准育种和人类医学研究，“农业动物基因型-组织表达（FarmGTEx）”项目应运而生。FarmGTEx项目计划通过整合全球农业动物的基因组-转录组数据资源，建立农业动物的多组织遗传调控效应图谱，探究农业动物基因表达的遗传决定问题。
FarmGTEx项目自2018年启动以来在农业动物遗传育种研究领域已经取得了显著进展。项目团队通过对公共数据库的RNA测序和全基因组测序数据开展清洗整理和深度挖掘，顺利完成了世界上首批牛（2022，Nature Genetics）、猪（2024，Nature Genetics）、鸡（2025，Nature Genetics）的多组织分子遗传调控效应图谱，构建了牛、猪和鸡的项目数据库，以便全球研究人员利用这些大数据资源。此外，包括绵羊、山羊、马、骆驼、兔子、鸭子在内的其他畜禽物种的相关研究正在进行。
FarmGTEx项目规划总览
该项目计划分三个阶段实施（图2）。试点阶段（Pilot Phase，2018-2024年）主要是探索组织和品种特异性调控对基因表达和可变剪接的影响。通过公共RNA测序和全基因组测序数据，目前已构建了牛、猪和鸡的多组织分子QTL（主要为eQTL和sQTL）图谱，并正在其他畜禽物种（如绵羊、山羊、马、骆驼、兔子、鸭子）中进行相关研究。第1阶段（Phase 1，2024-2029年）重在揭示性别和发育阶段特异性的遗传调控效应。通过收集大规模的涵盖性别和发育阶段的多组织RNA测序数据及配对的WGS数据和元数据（metadata），为探究性别和发育阶段在基因表达中的遗传调控效应奠定基础。第2阶段（Phase 2，2029-2034年）将涵盖多种环境条件（每种条件下200个个体的20-40种组织），包括饲养调控、气候条件、健康状况和病原体暴露等因素，并在单细胞或空间转录组等更高分辨率下进行分析。项目还将考虑纳入其他分子表型，如DNA甲基化、染色质可及性和代谢组等多组学数据。
FarmGTEx资源的潜在影响
FarmGTEx项目研究将对基础生物学（例如性别和发育特异性基因调控）、动物精准育种、环境适应与驯化和人类健康（图3）等相关领域产生深远影响。在农业领域，FarmGTEx项目通过对农业动物复杂性状的关键基因和调控机制进行识别，将为动物精准育种提供有力支撑。例如，分析奶牛的基因表达数据，有助于优化育种策略，提高生产效率；同时，还能帮助研究人员理解农业动物基因调控与环境条件变化之间的关系，以研究动物在高温环境中的基因调控模式为例，可识别出适应高温的基因变异，辅助培育适应特定环境的品种品系。深入理解这些动物的基因调控机制，该项目有望为解决复杂的生物学问题提供新的工具和方法。此外，由于许多农业动物在生理结构和功能上与人类相似，FarmGTEx项目研究将可为人类疾病的诊断和治疗提供新的思路，体现了农业动物模型在人类医学研究中的潜力。FarmGTEx项目团队所开展的基因组学和生物学分析等工作，也将为农业动物模型在人类生物医学领域的创新应用奠定基础，开辟新的道路。
FarmGTEx项目白皮书由代表不同领域的7位通讯作者牵头，分别为来丹麦奥胡斯大学的Lingzhao Fang助理教授（动物遗传学）、美国农业部农业研究中心的George E. Liu研究员（牛遗传育种）、华南农业大学的张哲教授（猪遗传育种）、美国加州大学戴维斯分校的Huaijun Zhou教授（鸡遗传育种）、德国慕尼黑大学/英国伦敦玛丽女王大学的Laurent Frantz教授（动物基因组学）、美国加州大学圣地亚哥分校的Abraham Palmer教授（人类遗传学）、美国加州大学洛杉矶分校的Jingyi Jessica Li（计算生物学）等不同学科领域。该计划的发起人还包括美国科学学院院士Edward S. Buckler教授，美国科学促进会院士Bing Ren教授，以及澳大利亚科学院院士Michael E. Goddard教授等多个领域的著名科学家。我校是该论文中国唯一的通讯单位，动物科学学院猪遗传育种团队5位老师和3位在读博士生参与该计划发布。该大科学计划的公布实施标志着我校畜牧学科在动物遗传育种前沿研究领域持续迈向全球前列。
相关链接：
https://www.nature.com/articles/s41588-025-02121-5
https://cattlegtex.farmgtex.org/
https://piggtex.farmgtex.org/
https://chicken.farmgtex.org/
文图/动物科学学院
