整合GWAS与RNA-seq揭示MYL9基因作为鸡白痢抗性关键调控因子的作用机制

《Poultry Science》：Integrative GWAS and RNA-seq Identify MYL9 as a Key Regulator of Pullorum Disease Resistance in Chickens

本研究针对严重危害禽类健康的鸡白痢沙门氏菌感染，通过整合全基因组关联分析（GWAS）和转录组测序（RNA-seq），筛选出关键基因MYL9，并在HD11细胞中验证了其通过上调IL-2、IL-3、IL-6、IFN-α、IFN-β、TNF-α等免疫因子表达来增强宿主免疫应答的作用，为鸡白痢的抗病育种和免疫干预提供了新靶点和理论依据。

　　

在养禽业中，鸡白痢（Pullorum Disease, PD）是一种由鸡白痢沙门氏菌（Salmonella Pullorum, SP）引起的急性系统性传染病，它可通过水平和垂直传播，导致鸡群死亡率上升、发病率增加以及产蛋量下降，给全球家禽业带来巨大的经济损失。尤其值得注意的是，不同遗传背景和环境条件下的家禽对SP感染的易感性和抵抗力存在显著差异，这使得从遗传层面揭示抗病机制、选育抗病品系成为产业发展的迫切需求。然而，宿主抵抗SP感染的精确分子机制，特别是关键调控基因及其作用通路，尚不完全清楚。

为了深入解析宿主在SP感染过程中的免疫应答特征及关键调控基因机制，一篇发表在《Poultry Science》上的研究开展了一项整合基因组学与转录组学的研究。研究人员以2100只100日龄的白普利茅斯洛克母鸡为研究对象，通过快速平板凝集（RPA）试验进行筛查，并进一步利用酶联免疫吸附测定（ELISA）、全基因组重测序（WGS）、转录组测序（RNA-seq）以及细胞功能验证（HD11细胞系中的基因过表达和干扰实验）等关键技术方法，对375只鸡的样本（包括175只强阳性、200只阴性个体）进行了多层次分析。样本队列来源于广州江丰种业科技有限公司培育的第五世代隐性白羽肉鸡。

RPA检测结果和免疫指标

研究人员首先通过RPA试验和ELISA检测，评估了SP感染对宿主免疫因子表达的影响。结果显示，与阴性组相比，阳性组外周血中IgG、IL-6和IL-8的表达水平显著升高，且RPA结果与IgG、IL-6和IL-8水平显著相关。这表明SP感染能够诱导宿主免疫因子（如IgG、IL-6、IL-8）的释放，激活炎症和体液免疫反应。

基于全基因组重测序的平板凝集性状GWAS分析

通过对375份样本进行全基因组重测序（6X覆盖率）和GWAS分析，研究共鉴定出72个与凝集表型显著相关的SNPs（-log₁₀(P) ≥ 5）。其中，两个SNP（位于18号和20号染色体）达到基因组水平显著性（-log₁₀(P) > 9）。主成分分析（PCA）表明样本群体遗传背景一致，适合进行GWAS分析。这些显著SNP共筛选出289个候选基因。

SP感染阳性组和阴性组盲肠组织的RNA-seq分析

对经PCR确认的SP感染阳性组和阴性组鸡只的盲肠组织进行RNA-seq分析，共鉴定出536个差异表达基因（DEGs），其中301个上调，235个下调。KEGG富集分析显示，这些DEGs显著富集于沙门氏菌感染、钙信号通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用等通路。GO富集分析表明DEGs主要参与蛋白修饰过程、分子调控功能等。基因集富集分析（GSEA）进一步在沙门氏菌感染通路中识别出包括MYL9在内的多个相关基因。蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析显示MYL9处于网络的核心节点，与MYLK、ACTC1等多个蛋白存在相互作用。

MYL9在HD11细胞中上调免疫因子的表达

整合GWAS（289个候选基因）和RNA-seq（536个DEGs）结果，发现了5个重叠的关键候选基因：MYL9、SYT1、KLHL38、C11orf87和KCNH4。其中，MYL9在沙门氏菌感染通路中富集且在PPI网络中处于关键位置，因此被选作后续功能验证的目标。在鸡巨噬细胞系HD11中进行MYL9的过表达和干扰实验发现，过表达MYL9能显著促进IL-2、IL-3、IL-6、IFN-α、IFN-β和TNF-α的mRNA表达；同时，IFN-α、TNF-α和IgG的蛋白水平也显著升高。相反，干扰MYL9则导致这些免疫因子表达下调。这表明MYL9通过正向调控多种免疫因子的表达，在宿主抗SP感染免疫中发挥重要作用。

研究结论与讨论

本研究通过多组学整合分析，揭示了SP感染可诱导宿主产生炎症反应和体液免疫，并显著提高了IgG、IL-6、IL-8等免疫因子水平。GWAS和RNA-seq联合分析成功筛选出5个与鸡白痢抗性相关的关键候选基因，其中MYL9被证实是调控宿主免疫应答的核心基因。功能实验表明，MYL9能够显著上调HD11细胞中IL-2、IL-3、IL-6、IFN-α、IFN-β、TNF-α等免疫因子的mRNA表达，并提升IFN-α、TNF-α和IgG的蛋白水平。这项研究不仅为阐明鸡白痢的宿主抗病分子机制提供了新的理论依据，也为家禽抗病育种和免疫干预策略的开发提供了潜在的分子靶点（MYL9），具有重要的理论价值和实践意义。