线粒体是存在于几乎所有真核细胞中的一种双膜细胞器，是为细胞提供能量的“发电厂”。线粒体拥有自身基因组及其特有的转录和翻译机制。每个细胞中有几百到几千份线粒体DNA（mtDNA），每份拷贝都编码着对细胞能量产生至关重要的蛋白质。线粒体DNA拷贝数（mitochondrial DNA copy number，mtDNA-CN）反映了线粒体的大小、数量及功能状态，并与人类衰老、心血管疾病、慢性肾病和抑郁症等疾病有关。也有研究表明，线粒体DNA 拷贝数与牛的肉质和生长性状、羊的体型和繁殖性状、猪的肌肉组成和繁殖能力，以及鸡的生长和胴体性状等农业动物的复杂性状有关。因此，解析mtDNA-CN的遗传调控机制，有利于更深入理解相关性状形成的分子机制。但由于取样难度大等因素，mtDNA-CN的全基因组关联研究(GWAS)通常在人类的血液和唾液中进行。

    骨骼肌是哺乳动物体内能量最密集的组织之一。骨骼肌中的线粒体与肌肉能量代谢和生理功能密切相关。在该研究之前，还没有关于群体规模哺乳动物肌肉组织线粒体DNA拷贝数遗传学研究的相关报道，核基因组遗传变异对肌肉线粒体拷贝数影响的调控机制尚不清晰。

    近日，江西农业大学猪遗传改良与种质创新全国重点实验室黄路生院士团队在Science China Life Sciences Letter栏目发表了题为“Unravelling the genetic basis for skeletal muscle mitochondrial DNA copy number variations in pigs”的工作，首次对猪背最长肌的mtDNA-CN开展了大规模群体水平遗传学研究，发现并验证了影响猪骨骼肌mtDNA-CN的重要核基因和遗传位点。

猪骨骼肌线粒体DNA拷贝数变异的遗传解析

    该研究利用来自团队自主创建的中外8个品种轮回杂交而成的嵌合家系F6代816头猪背最长肌样本全基因组序列数据，推算出骨骼肌mtDNA-CN表型，开展了基于测序数据的全基因组关联分析，并鉴定到5个显著影响mtDNA-CN的基因组位点。其中位于17号染色体的SAMHD1基因位点与mtDNA-CN的关联证实了人类和小鼠群体中的报道，而其他位点包括位于10号染色体的CYB5R1的错义突变是该文首次报道。团队进一步通过整合分析同一群体279个个体肌肉RNA-seq转录组数据，进一步鉴定了29个和mtDNA-CN高度相关的基因。其中，SAMHD1对mtDNA-CN的效应具有跨组织和跨物种保守性。最后，该团队在猪骨骼肌卫星细胞中，通过siRNA介导的基因表达敲降实验进一步验证了SAMHD1、CYB5R1、LAMTOR1和PIK3C3等基因对mtDNA-CN的作用。

    该文是迄今首个群体水平关于哺乳动物骨骼肌线粒体DNA拷贝数遗传基础研究。发现并验证了影响猪骨骼肌mtDNA-CN的重要基因，丰富了核基因组基因对肌肉线粒体功能调控机制的认识，为进一步解析猪肌肉线粒体和复杂性状互作，也为人类线粒体功能的调节通路提供有价值的参考信息。

    江西农业大学猪遗传改良与种质创新全国重点实验室黄路生院士、杨斌研究员为文章的共同通讯作者，博士研究生杨嘉雯、崔磊磊博士为共同第一作者。

    原文链接 https://doi.org/10.1007/s11427-？022-2397-1