与鸡耐热性相关的全基因组选择分析

为何耐热鸡很重要

随着地球变暖，让农场动物保持舒适既是一个科学难题，也是一个经济必需。鸡对高温高湿天气尤其脆弱：它们披着羽毛“外套”，没有汗腺，且常在拥挤的鸡舍中饲养。本研究提出了一个简单而有力的问题：在基因组上，能够在炎热气候中茁壮生长的鸡，与在高温下苦苦挣扎的一种流行商用品种有何不同？答案可能有助于在变暖的世界中保护粮食供应和动物福利。

在上升的高温下全球的鸡群

研究人员利用了一个大型国际DNA数据库，将来自阿富汗、伊朗、巴基斯坦、印度尼西亚和中国南部若干地区的152只本地鸡，与49只商品化的白来航（White Leghorn）鸡进行了比较。白来航是一种产蛋量高但已知对热敏感的品种。本地鸡居住的地区，温度－湿度指数（Temperature‑Humidity Index）经常超过会开始对家禽造成热应激的阈值。经过世代，自然选择已使这些乡村和院落饲养的鸡群适应了炎热的环境，使它们成为与更受保护、强度化育种的来航鸡进行对比的理想对象。

在基因组中寻找适应信号

为了找出热对基因组留下的痕迹，研究团队扫描了跨染色体的数百万个遗传标记。他们使用了多种互补的统计工具来识别“选择性扫荡”——那些有益变体因提高生存或繁殖而变得普遍的区域。有些方法考察了本地品种与来航在基因组各处的差异，另一些则衡量每个群体内基因多样性丧失的程度或异常延长的同源DNA片段。只有在多项检测中显示出强信号并且在至少一半本地群体中出现的区域才被保留，从而大大降低了追逐随机噪声的可能性。

揭示核心耐热基因

这一严格的筛选产生了267个可疑基因，随后精简为113个高置信度候选基因，其中许多在其他研究中已与热反应相关。从中有14个基因突出地在炎热气候鸡群中反复受到选择，并明确与耐热性相关。其中若干编码能够感知温度或在细胞内外搬运钙的分子“传感器”。其他基因则有助于神经细胞的适应、维持心脏功能，或在应激下重塑细胞的内部支架。它们共同形成一个相互连接的网络，帮助细胞应对高温引发的混乱。

钙信号作为机体的热警报系统

一个核心主题是钙，这种带电的矿物质被细胞用作内部警报和调节旋钮。诸如TRPV1、TRPV2和TRPV3等基因编码对热敏感的通道，当温度升高时这些通道打开，使钙涌入细胞。MCU和ATP2B4帮助管理钙的去向，将钙在线粒体与细胞质之间运送，而CALM1和CACNB2则将钙脉冲转化为基因活性、代谢和神经信号的变化。其他基因，包括BDNF、PRKD1、TRAT1、SCIN、WIPF3、CDH23和NPSR1，将这些钙信号与脑可塑性、免疫防御以及血管和组织的稳定性联系起来。本地鸡与来航鸡之间的许多关键差异并不在这些基因的蛋白编码区，而在影响基因何时以及多强表达的非编码内含子和邻近调控区域。

隐藏的开关与未来的鸡群

研究表明，炎热地区的自然选择已调整鸡基因组中一组共享的“隐藏开关”，尤其是控制RNA剪接和其他基因调控层面的非编码片段。相比之下，数十年来为产蛋量而育种的来航似乎已固定了许多不同版本的应激相关变体，可能降低了它们的耐热性。对普通读者来说，结论是：基因表达调控方式的微小变化——不仅仅是基因本身的变化——可以决定一只鸡是会在高温中枯萎，还是能继续产蛋。理解这些遗传杠杆为培育兼具高产与内建耐热性的商品化鸡打开了大门，这在气候持续变暖的背景下至关重要。

引用: Hosseinzadeh, S., Rafat, S.A., Javanmard, A. et al. Whole genome analysis of selection associated with resistance to heat stress in chickens. Sci Rep 16, 11726 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41813-8

关键词: 热应激, 鸡的遗传学, 气候适应, 钙信号, 畜牧育种