二代测序(Next-generation sequencing，NGS)技术已成为大规模群体SNP基因分型的首要方法。然而，在基因组杂合度高、连锁不平衡程度低的群体中，平衡SNP基因分型准确性与测序成本之间的矛盾仍面临挑战。测序深度和覆盖深度(depth of coverage，DP)是影响SNP基因分型准确性的关键参数，但目前关于不同测序深度下SNP基因分型结果的一致性，以及DP过滤对低深度测序SNP基因分型准确性的影响仍较为缺乏。本研究以略阳乌鸡(n=11)为研究对象，从两个层面评估5×和10×测序深度SNP基因分型一致性：一是直接比较两种测序深度获得的SNP基因型，二是以SLCO1B3基因位点162个SNP的Sanger测序分型结果为金标准研究两种测序深度对SNP基因型检测的准确性。以10×基因型检测结果为参照，研究DP0~DP5对5×测序深度下SNP基因分型结果的影响。以染色体为单位，分析SNP分型结果与GC含量、重复序列的关系。结果显示，5×和10×的基因分型一致性为78.07%，5×与Sanger测序结果的一致性为78.40%，10×为87.17%。99.18%的不一致性结果出现在杂合子的分型上，其中5×AB-10×AA/BB亚型主要出现在14条长度低于10 Mb的小染色体上，且与重复序列、GC含量显著关联。随着DP阈值从0提升至5，一致性位点比例从78.07%提升至87.33%，但是SNP的检测率从100%减少至35.07%；缺失位点比例从13.16%下降至4.08%，不一致位点比例无显著变化。上述结果表明，二代测序的难点在于杂合子的检测上，分型的准确性受测序深度和染色体的序列特征协同影响。从物理层面提升测序深度能提高杂合子分型的准确性，而算法层面的提升作用不明显。提升DP值能显著提高低深度与高深度测序结果的一致性，但随DP值的升高提升作用快速衰减、SNP的检出率大幅减少。

鼠疫耶尔森菌(Yersinia pestis)是引发鼠疫的烈性病原体，曾造成三次历史大流行，目前分布于全球多个活跃的自然疫源地，对人类健康与公共安全构成严重威胁。不同型别的鼠疫菌在毒力上存在显著差异，其中 0.PE4 谱系的田鼠型菌株对大型哺乳动物几乎无毒。比较低毒与高毒种群的基因组差异有助于阐明毒力的演化基础，但目前针对低毒种群仍缺乏涵盖多类型变异的系统性群体水平基因组学研究。本研究整合我国历年监测数据及公共数据库中其他国家和地区的菌株基因组，共纳入169株低毒菌株和215株高毒主要谱系代表菌株序列。系统发育与时空分布分析显示，0.PE4低毒种群呈现明显的地理聚集性，其中分布于中国及蒙古国的0.PE4.3亚群进一步分化为3个具有地域特征的三级谱系，并在内蒙古地区形成2个更细分的四级谱系。与高毒主要谱系的比较基因组分析鉴定出低毒种群最近共同祖先及其各亚群分支上固定的变异。其中，81个SNP、19 个Indel和5个大片段缺失为所有低毒菌株所特有，代表了低毒种群最近共同祖先的基因组特征。结合选择压力信号分析，共鉴定出5个受到强选择作用的基因(ail、rovA、tssH、cdiA、alr)，分别与毒力、代谢和适应性相关。本研究重建了全球范围内鼠疫菌低毒种群的精细系统发育拓扑结构，揭示了其进化过程中的关键基因组变异，为鼠疫监测、溯源与毒力演化机制研究提供了重要参考。

血管发育始于胚胎早期的血管发生，该过程受到多层面、高度整合的分子网络调控，其中转录后调控机制仍有待系统解析。细胞质多聚腺苷酸结合蛋白1a (cytoplasmic poly(A) binding protein 1a，Pabpc1a)是一种关键的RNA结合蛋白，通过转录后调控参与多种生理与病理过程，但其在血管发育中的功能仍不清楚。本研究首先发现pabpc1a在血管发生的关键时间窗口于内皮细胞中表达，随后利用CRISPR/Cas9技术构建了pabpc1a基因缺失模型。功能实验表明，pabpc1a基因缺失导致动静脉特化相关基因表达失调，动静脉血管直径比例异常；而过表达pabpc1a可以有效挽救血管发生缺陷。机制上，组学分析显示pabpc1a基因缺失引起内皮细胞中广泛的基因表达紊乱，其中翻译、核糖体生物合成及能量代谢相关通路显著下调。这些结果提示，Pabpc1a可能通过协调蛋白质合成与代谢稳态来确保血管发生的正常进行。综上所述，本研究证明Pabpc1a是血管发生过程中一个不可或缺的转录后调节因子，为理解血管发育的调控网络提供了新视角。

滇南小耳猪是我国云南特有的地方猪品种，因其独特的经济性状而具有重要的保种和利用价值。为分析滇南小耳猪群体遗传结构和遗传多样性，本研究利用猪Illumina 50K SNP芯片检测了424头滇南小耳猪全基因组SNP，利用PLINK软件得到29,468个有效SNPs，平均多态信息含量(polymorphism information content，PIC)为0.21，最小等位基因频率(minor allele frequency，MAF)为0.18，平均期望杂合度(expected heterozygosity，H_e)为0.24，表明滇南小耳猪群体遗传多样性呈中等偏低水平。采用MEGA X软件构建群体进化树，结果显示滇南小耳猪可分为8个家系；利用PLINK软件计算状态同源(identity by state，IBS)比例并构建距离矩阵，结果显示所有个体间的平均IBS为0.23；采用GCTA软件分析群体的亲缘关系，发现大部分滇南小耳猪呈中等程度的亲缘关系；此外，通过分析连续性纯合片段(runs of homozygosity，ROH)，发现ROH片段共有5,301个，其中有59.54%的长度在0~5 Mb之间，基于ROH的平均近交系数为0.006，表明滇南小耳猪近交程度低。本研究为滇南小耳猪的后续保护与开发利用奠定了坚实的遗传学基础，提示后续保种工作可以适度引入其他亚群的基因流，在保持其独特优良性状的基础上进一步提升其遗传多样性，并结合基因组选择等现代生物育种技术深度挖掘并利用其携带的优良基因，提升其选育能力，最终实现这一珍贵遗传资源的科学保护与可持续开发利用。

近年来，法医遗传领域报道了多个包含不同数量单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)组合(panel)用于亲缘关系推断，但SNP位点数量对推断效能的影响及机器学习算法的应用缺乏系统探索。为此，本研究评估了SNP位点数量对亲缘关系推断效能的影响及机器学习方法对状态一致性(identity-by-state，IBS)算法的优化效果。首先，构建位点数量在15,476~20,838范围内的多个SNP panel，基于模拟家系评估似然比法和IBS算法在不同位点数量下的亲缘关系推断效能。在筛选出最优SNP panel后，利用真实家系进行验证，并进一步将IBS算法与机器学习方法结合以提升推断效能。结果显示，似然比法在六级和七级亲缘关系推断中的灵敏度与位点数量呈显著正相关。IBS算法四至七级亲缘关系推断的灵敏度虽然与位点数量呈显著正相关，但实际提升幅度有限(仅提升0.5%~2.2%)。基于上述结果，本研究确定了包含20,838个SNP位点的最优panel(21K panel)。21K panel基于似然比法可准确推断六级以内亲缘关系(六级亲缘关系推断灵敏度为93.65%)；基于IBS算法可准确推断三级以内亲缘关系(三级亲缘关系推断灵敏度为86.79%)。IBS算法结合机器学习后，四级亲缘关系推断灵敏度从69.10%提升至87.66%，五级和六级亲缘关系推断灵敏度分别从38.03%和21.41%提升至48.75%和37.80%。

我国的大豆(Glycine max)供给严重依赖国际市场，提升国内自给能力已成为保障粮食安全的紧迫任务。全国土壤普查数据显示，我国拥有约5亿亩盐渍土资源，其中约2亿亩具备农业开发潜力。在耕地资源紧张的背景下，培育耐盐碱大豆新品种，是实现盐碱地资源有效利用、扩大种植面积并应对土壤盐渍化挑战的战略性举措。快速碱化因子(rapid alkalinization factor，RALF)是一类作为配体的植物小肽，通过结合质膜受体复合物启动下游信号，协调植物生长发育与逆境响应。然而RALF小肽在大豆等重要作物中介导盐碱胁迫应答的具体分子机制尚不明确。本研究通过对大豆RALF家族进行表达模式分析，并结合碱性盐处理下的转录组数据，发现拟南芥(Arabidopsis thaliana)的AtRALF34在大豆中的两个同源基因GmRALF34a和GmRALF34b在根中优势表达，且其表达在碱性盐处理后受到显著抑制。利用基因编辑技术获得Gmralf34ab双突变体，该突变体表现为对碱性盐胁迫敏感性增强，相比之下，在中性盐胁迫下，突变体与野生型无显著差异。大田表型鉴定进一步表明，突变体在株高、节数和单株产量等农艺性状上均显著降低。综上，本研究初步揭示了GmRALF34s在大豆响应碱性盐胁迫及盐碱地适应性中扮演着重要角色，为深入解析其分子机制提供了重要遗传材料，并为大豆耐盐碱育种奠定了理论与材料基础。

在涉及突变、近亲和亲缘关系鉴定中，需要检验更多的短串联重复序列(short tandem repeat, STR)。然而既往群体研究几乎限于40个以内STR，为此本研究调查了81个常染色体STR基因座在中国北方汉族人群中的遗传多态性、连锁不平衡和突变率情况，确认了STR基因座的核心重复结构，并重点评价了《法庭科学 DNA数据库选用的基因座及其数据结构》(GB/T 41009-2021)中C类和该标准外新增21个STR基因座法医学应用价值。首先，采集400份中国北方汉族健康无关个体血样以及157个家系中父母与孩子血样，利用GSTAR ^TM25以及新研制的GSTAR ^TM31FS和GSTAR ^TM29HS试剂盒进行检测，对81个常染色体STR基因座分型数据进行遗传学分析。本研究对新增的15个STR基因座经测序明确核心序列结构。结果显示，81个常染色体STR基因座经Bonferroni校正之后均符合Hardy-Weinberg平衡，杂合度观测值在0.4375~0.9075之间，个体识别率在0.6332~0.9845之间(LPL基因座最低)，多态性信息含量在0.3938~0.9092之间，三联体非父排除率在0.1384~0.8108之间，二联体非父排除率在0.0955~0.7069之间，D5S2500与D5S2800基因座之间存在连锁不平衡，在不统计D5S2800基因座情形下，80个常染色体STR基因座的累积个体识别率为1-2.293×10^-89，三联体累积非父排除率为1-5.074×10^-31，二联体累积非父排除率为1-1.400×10^-19。观察157个家系中508次减数分裂，在10个STR基因座上有13次突变，D5S818、D11S2368和D18S51基因座突变率为0.004，D6S1043、D7S1517、D11S4463、D13S325、D14S1434、D20S482和D20S85基因座突变率为0.002。结果表明，本研究使用的81个STR基因座多态性为良好或中等，适用于个体识别、亲子鉴定和亲缘关系鉴定。鉴于D5S2500与D5S2800基因座之间存在连锁不平衡，在毛细管电泳平台同时检验时建议仅用D5S2500基因座的检验结果进行统计学分析。本研究提供了大数量STR的等位基因频率数据、突变率，且明确了STR的核心序列，为DNA证据力评估提供重要的数据基础。

巨指(趾)畸形是一种以单/多指(趾)局限性过度生长为核心特征的先天性肢体发育异常，常伴有骨骼、软组织及神经组织的病理改变，大多数属于体细胞变异。既往研究已证实，PIK3CA基因致病性变异是该疾病发生的关键遗传基础，但具体致病机制尚不清楚。本研究共纳入13例临床诊断为单纯性巨指(趾)畸形的患者，经全外显子测序分析技术结合Sanger测序，发现其中1例患者携带PIK3CA基因嵌合新发框内缺失突变(c.307_312del/p.Glu103_Pro104del)(其父母均未携带该变异)。根据美国医学遗传学与基因组学学会的遗传变异分类标准与指南，该变异被判定为意义未明变异(PM4+PM2_Supporting+PM6_Supporting)。蛋白结构预测分析表明，该框内缺失突变改变了蛋白局部构象和表面静电势。进一步通过构建野生型和突变型表达载体，以致病性明确的c.353G>A/p.Gly118Asp突变作对照，转染HEK293T细胞，对该突变进行了功能分析。结果表明，虽然该突变对PIK3CA基因mRNA和蛋白表达水平较野生型无明显变化，但是却促进了其下游AKT蛋白第308位(Thr308)与第473位(Ser473)磷酸化。这提示，该突变可能通过激活PI3K/AKT信号通路，进而导致患者局部组织过度生长的表型。本研究不仅拓展了巨指(趾)畸形的遗传变异谱，也为进一步阐明PI3K/AKT通路在PIK3CA相关过度生长谱系中的作用提供了实验依据。

蜕皮激素信号通路(ecdysone signaling)通过促进干细胞增殖与分化，在成年黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)肠道稳态维持中具有重要作用。然而，其下游靶基因broad(br)在该过程中的功能尚不明确。本研究证明，br基因对肠道干细胞(intestinal stem cells，ISCs)的维持及肠道损伤修复过程不可或缺。克隆分析结果显示，br同时调控ISCs的增殖与分化。敲低br表达会严重阻碍干细胞向肠上皮细胞(enterocytes，ECs)的分化，而过表达br则会促进其分化。进一步分析发现，敲低br表达会导致ISCs中Jak/STAT信号通路活性降低，而上调Jak/STAT或EGFR信号通路的活性都可以显著挽救br敲低导致的表型。这些结果表明，在成年果蝇中，br可能通过Jak/STAT和EGFR信号通路调控ISCs的增殖与分化。本研究揭示了br基因在果蝇成虫ISCs中的作用，并初步探讨了其机制。

鸭瘟病毒(duck plague virus，DPV)是α-疱疹病毒的重要成员，可引发鸭瘟(duck plague，DP)，严重威胁水禽业。DPV UL54基因编码蛋白具有核质穿梭特性，影响病毒复制过程，但是其在进化过程中的作用尚不明确。本研究从进化角度出发，探究DPV UL54基因编码蛋白的核质穿梭特性。首先采用分子进化学方法对DPV全基因组及UL54基因进行共进化分析；接着，构建来自不同病毒源头的UL54基因的核苷酸和氨基酸系统进化树；然后，选取与DPV距离较近的病毒毒株和DPV进行UL54基因序列比对，发现DPV UL54基因具有特异性的突变位点；最后，构建UL54基因突变重组质粒，检测这些突变位点对其编码蛋白核质穿梭特性的影响。研究结果显示，在进化过程中DPV展现出与宿主共同进化以及跨越宿主传播的双重模式，同时源自不同病毒毒株的UL54基因呈现出显著的进化差异。进一步研究发现，UL54的氨基酸位点中具有与DPV进化关联的特定突变位点，即269位的赖氨酸(Lys)、348位的亮氨酸(Leu)和377位的亮氨酸(Leu)，这些位点的变异对UL54基因编码蛋白的核质穿梭特性具有显著影响。本研究结果为理解DPV的进化机制和开发新的治疗策略提供了重要理论依据。

microRNA (miRNA)在非梗阻性无精子症(non-obstructive azoospermia，NOA)的发生中发挥着重要作用，但目前仍缺乏对其调控靶基因表达介导NOA发生分子机制的研究。本研究从GEO数据库获取NOA相关的miRNA数据集，通过差异分析、加权基因共表达网络分析(weighted correlation network analysis，WGCNA)和LASSO回归筛选得到4个关键miRNA。基于miRDB数据库预测miRNA的靶点基因，与NOA转录组数据集的差异表达基因(differential expressed genes，DEGs)取交集，获得18个DEGs。精子发生评分模型显示18个DEGs总表达水平与精子发生评分呈显著正相关，证明上述DEGs可能与NOA的发生相关。将18个DEGs纳入机器学习，最终鉴定出4个最具有诊断价值的关键基因MGARP、FER1L5、SNX2和PAPOLB。在NOA小鼠模型中，MGARP与SNX2表达上调，而FER1L5与PAPOLB表达下调，与NOA数据集表达趋势一致。以上结果表明MGARP、FER1L5、SNX2和PAPOLB可作为NOA的新型标志物，为NOA的机制研究与临床诊断提供理论基础和实验依据。

Vrtn基因是新近发现的与胚胎发育和干细胞多能性相关的基因，其纯合敲除(Vrtn^-/-)导致小鼠在胚胎期E12.5左右死亡。为阐明其致死机制，本研究整合形态学观察、多阶段转录组学分析及功能验证实验，揭示了由于Vrtn缺失引发的小鼠胚胎发育紊乱。形态学观察显示，Vrtn^-/-胚胎在E9.0、E9.5、E10.0、E10.5和E11.0发育期均呈现显著异常，表现为体轴缩短、神经管闭合缺陷、体节分化异常及心血管发育畸形，并伴随胚胎整体发育迟缓。通过转录组测序并结合qRT-PCR验证发现，Vrtn缺失一方面下调了与体节形成(Hoxa2、Hes5)、神经发育(Nefm、Nefl)及造血系统(Hbb-bh1、Klf1)相关基因表达；另一方面异常激活了细胞凋亡通路(Crabp2、Fam162a)和脂质代谢(Apom、Apoe)相关基因。TUNEL染色显示，Vrtn^-/-胚胎内细胞凋亡水平显著升高，同时Hif-1α免疫荧光检测表明缺氧应激反应被异常激活。甲状腺激素转运(Ttr)、DNA损伤应激(Ddit4)及脂质代谢(Apoa4、Apoa1)相关基因的广泛异常表达共同加剧了胚胎发育失衡，最终导致胚胎死亡。跨物种分析发现，在人类胚胎干细胞中敲降VRTN显著抑制血管生成核心基因(VEGFA、COL1A1和HES1)的表达，该结果与公共数据库中VRTN与缺氧响应的强关联性一致。综上所述，本研究阐明了Vrtn作为胚胎发育的调控基因，通过协调体节发生、神经分化、血管生成及缺氧应激响应等多个发育进程来维持胚胎稳态。这一发现不仅加深了对Vrtn基因在胚胎发育中作用机制的认识，也为解析相关遗传性疾病的发病机制提供了新视角。

湿地松(Pinus elliottii)基因组庞大且重复序列占比高，现有低密度单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)芯片在标记覆盖与连锁信息刻画方面存在局限。为提高群体遗传分析的标记密度及基因组亲缘关系矩阵(genomic relationship matrix，GRM)估计精度，本研究以50株母本约10×全基因组重测序数据构建参考面板，并对715株半同胞子代的51K芯片分型数据进行全基因组填充。芯片原有位点采用遮盖实验评估填充准确性，参考面板扩增且芯片未覆盖的新增位点采用子代重测序外部验证评估一致性并筛选，遮盖验证一致性稳定在约95.5%，参考面板扩增位点经阈值筛选后保留高可信位点，构建了覆盖715个体的高密度基因型矩阵，包含120,650,180个SNP。局部连锁不平衡(linkage disequilibrium，LD)热图对比显示，增密后LD信号更连续且块结构更清晰；以第4号染色体上10.22~10.33 Mb区段为例，高LD位点对比例由14.5%增至27.6%。基于增密数据构建的基因组关系矩阵与芯片矩阵在非对角线元素上保持高度一致，Pearson相关系数约为0.984；距离分层分析进一步显示，距芯片标记500 kb以内的填充位点构建的矩阵一致性更高，而更远距离窗口的一致性逐步下降，提示远距离填充位点带来的改进相对有限。综上，本研究建立的参考面板驱动填充、验证与整合流程可为湿地松及相关针叶树的全基因组关联分析与基因组选择研究提供高密度基因型数据基础。

自杀是个体蓄意或自愿采取各种手段结束自己生命的行为。自杀未遂(suicide-attempts，SA)是自杀死亡的一个重要的预测因子，自杀未遂的研究已经从社会心理学层面深入到分子生物学和遗传学层面。尽管全基因组关联研究(genome-wide association study，GWAS)已鉴定出多个与自杀未遂相关的风险位点，但这些风险位点的潜在机制仍不清楚。为了探寻该病的潜在风险机制，本研究通过蛋白质数量性状位点(protein quantitative trait Locus，pQTL)数据集(Banner数据集N=152，ROSMAP数据集N=376)、表达数量性状位点(expression quantitative trait locus，eQTL)数据集(N=452)以及自杀未遂GWAS数据(病例组N=35,786，对照组N=779,392)，构建了一个系统性分析流程。该流程包括蛋白质组全关联研究(proteome-wide association study，PWAS)、孟德尔随机化(Mendeian randomization，MR)、贝叶斯共定位分析(Bayesian colocalization)、转录组全关联研究(transcriptome- wide association study，TWAS)和多基因关联分析(multi-marker analysis of genomic annotation，MAGMA)系统性分析流程，识别并筛选出与大脑中自杀未遂机制相关的新型遗传学支持的候选蛋白质。在功能注释层面，通过GeneMANIA分析平台实现功能预测网络，整合共表达、物理互作及通路共定位以识别核心蛋白质。通过PWAS分析，鉴定出3种大脑蛋白质的丰度变化与自杀未遂显著相关。其中，GMPPB被确立为自杀未遂的主要因果蛋白质，这一结论在孟德尔随机化分析(false discovery rate，FDR<0.05)和贝叶斯共定位分析中(后验概率posterior probability，PPH₄≥0.8)得到了强有力的验证。具体而言，遗传预测较高的GMPPB表达与较高的自杀未遂的风险有关。本研究主要聚焦于欧洲人群的数据，但鉴于遗传背景的共通性及全基因组数据分析方法的普适性，其对探索中国人群自杀未遂的生理机制、制定有效干预措施及遗传咨询等方面也具有一定的参考和借鉴意义。

体尺性状作为衡量体型与生长水平的重要表型特征，与生产性能密切相关。为揭示萨能奶山羊体尺性状的遗传基础并发掘潜在分子标记，本研究基于635只萨能奶山羊的低深度全基因组测序数据，依托本课题组构建的山羊参考面板进行基因型填充后，共获得14M的单核苷酸多态位点(single nucleotide polymorphism，SNP)和45K的结构变异(structural variant，SV)。本研究利用SNP估计遗传参数，分别对SNP与SV开展单性状(single-trait，ST)和多性状全基因组关联分析(multi-trait genome-wide association study，MT-GWAS)。结果显示，体高、体长和十字部高3个性状均为中等遗传力，性状间的遗传与表型均为正相关。ST-GWAS共鉴定出56个显著SNP位点和3个显著SV位点，注释到TNFSF11、HDAC4、MURC等30个候选基因；MT-GWAS检测出ST-GWAS未发现的2个显著SNP位点和2个显著SV位点，注释后新增4个候选基因(S100A11、LOC108635595、GALNTL6和FSIP2)。值得注意的是，在第10号染色体的NRXN3附近发现了体长与十字部高的重叠关联信号，共定位分析支持该区域存在共享因果变异。KEGG富集分析显示候选基因主要富集于脂肪酸生物合成及相关代谢通路。本研究表明，整合SV的MT-GWAS可提供SNP之外的关联信号，为开展分子标记辅助选择与体型精准选育提供了理论基础。

颅内出血(intracerebral hemorrhage，ICH)是一种高致死率的卒中类型，其核心病理机制涉及脑血管稳态受损。遗传因素在ICH疾病发生中占据重要地位，因此挖掘关键调控因子、完善ICH的病理机制网络尤为重要。本研究通过全基因组关联分析，筛选到与ICH显著相关的遗传易感基因——突触足蛋白(synaptopodin)编码基因SYNPO。既往研究表明，SYNPO作为一种进化保守的肌动蛋白结合蛋白，在脑血管内皮细胞中高表达，通过调控肌动蛋白骨架维持内皮细胞连接稳态。然而，其在ICH中的具体作用尚不明确。为此，本研究进一步利用CRISPR/Cas9技术构建了synpo突变体斑马鱼。在肾上腺素刺激下，synpo突变体幼鱼脑血管渗漏率和成鱼ICH发生率都显著高于野生型。转录组分析发现，synpo突变体脑内细胞黏附通路关键基因cdh2显著下调，回补cdh2 mRNA可有效挽救突变体幼鱼的脑血管渗漏。本研究揭示了synpo通过正向调控cdh2维持脑血管稳态，明确“synpo-cdh2”轴是ICH的关键调控通路，为解析ICH的遗传机制及发现潜在干预靶点提供新视角。

难治性高血压(resistant hypertension, RH)是高血压疾病谱中危险类型之一，发病机制复杂。为探寻该病相关核心差异基因，本研究对2022年收集自山东中医药大学附属医院及济南市第五人民医院的30份血液样本(10例高血压患者、10例RH患者、10名健康对照者)进行了转录组测序。利用DESeq2分析筛选出731个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)，并通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)鉴定出2个与RH显著相关的模块(含1,944个基因)。将模块基因与DEGs取交集获得229个关键DEGs。基因本体(Gene Ontology, GO)分析显示，这些关键DEGs显著富集于药物分解代谢过程、血红蛋白复合体、过氧化物酶活性等条目；京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)通路分析表明，这些DEGs与VEGF信号通路和线粒体自噬等通路相关。进一步构建蛋白质-蛋白质互作(protein-protein interaction, PPI)网络，并运用Cytoscape软件的cytohubba插件整合12种算法筛选核心基因(取各算法前20名基因交集)，初步确定GATA1、EPB42、ANK1、SNCA为核心差异基因。qRT-PCR验证结果证实GATA1与EPB42的表达变化与测序结果一致。该研究表明，RH的发生涉及多基因协同作用，核心基因(如GATA1、EPB42)及相关通路(如VEGF信号通路、线粒体自噬)的扰动可能在疾病进程中发挥重要作用，这为深入理解RH的病理机制提供了新线索。

根据“预模式假说(Prepattern Hypothesis)”，黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)背部感觉器官前体(sensory organ precursors，SOP)的发育依赖于预模式基因、原神经基因和神经源性基因的依次调控。大多数情况下，单一调控基因的功能失常引起的异位SOP形成，或表现为空间不连续，或仅限于原神经簇内。而fred基因的敲低会造成一种异位SOP发生的新型表型，这些异位SOP在空间上是连续的，且不局限于原神经簇区域。本研究发现，由敲减fred所诱导的异位SOP形成不依赖于原神经簇，表明几乎所有翅成虫盘细胞都具有潜在的神经发生潜力。并且，本研究还发现预模式基因pannier(pnr)与fred协同作用，以两种截然不同的方式调控SOP细胞的命运：一方面，pnr和fred在背板中部对于内源性SOP的形成是必需的；但另一方面，它们在原神经簇外协同抑制SOP发生。本研究结果打破了“预模式假说”中SOP形成依赖于原神经簇形成的论断，为该假说提供了一项重要补充。

谷胱甘肽过氧化物酶8 (glutathione peroxidase 8，GPX8)是谷胱甘肽过氧化物酶家族的重要成员。全基因组关联分析(genome-wide association analysis，GWAS)表明，GPX8与猪生长发育及胴体性状高度相关。本研究以猪骨骼肌卫星细胞为研究对象，分别干扰和过表达GPX8，利用免疫荧光染色、qRT-PCR和Western blotting等方法探究GPX8对成肌分化和肌纤维类型转化的影响。结果显示，干扰GPX8显著提高成肌分化指数(P<0.01)，促进分化标志基因MyHC、MyoG mRNA和蛋白的表达(P<0.05)，过表达GPX8得到相反的结果。干扰GPX8显著降低MYH7 mRNA(P<0.01)和慢肌纤维蛋白(slow-twitch MyHC，slow-MyHC)的表达(P<0.05)，抑制线粒体生物发生，过表达GPX8得到相反的结果。整合GWAS等多组学数据筛选出调控GPX8表达的顺式eQTLs (expression quantitative trait locus)，并通过双荧光素酶报告分析检测候选SNPs对GPX8启动子活性的影响，鉴定出GPX8启动子区5个候选SNPs (rs335618489、rs325233940、rs32989756、rs322106839和rs701033890)，其中rs335618489-T、rs325233940-G、rs32989756-T和rs322106839-G通过改变启动子活性显著上调GPX8表达水平(P<0.01)，进而影响猪产肉性状。总之，本研究表明GPX8抑制猪骨骼肌卫星细胞成肌分化并促进快肌纤维向慢肌纤维类型转化，GPX8启动子区功能性SNPs通过调控GPX8表达影响猪肌肉发育，为进一步提高猪肉产量提供了育种靶点。

TP53基因致病性胚系突变是遗传性肿瘤易感综合征的核心驱动因素。p53的DNA结合域热点突变的致癌机制已明确，但非热点残基错义突变的功能影响仍有待揭示。本研究解析了p53非热点突变p.Arg267Trp(p.R267W)的分子致病机制及临床意义。通过整合进化保守性分析、结构预测和功能实验(CCK-8、平板克隆、Transwell、划痕愈合实验、qPCR、Western blot、单荧光素酶报告基因实验和流式细胞术)，在非小细胞肺癌模型(A549/NCI-H1299)中评估R267W对TP53靶基因(CDKN1A)调控及肿瘤抑制表型(增殖、集落形成、迁移)的影响。实验证实突变体未改变p53蛋白稳定性，推测其对蛋白功能的影响，源于突变对DNA结合结构域构象的破坏。突变体TP53转录活性较野生型显著降低(P<0.001)，致使下游靶基因CDKN1A的mRNA表达水平同步下降，并削弱细胞周期阻滞功能。在肿瘤抑制功能方面，突变体导致非小细胞肺癌细胞的增殖、集落形成和迁移抑制率显著低于野生型(P<0.05)。本研究结果表明，R267W通过破坏TP53转录功能，进而驱动细胞周期失调及肺癌恶性表型，为TP53临床意义未明变异的致病性评级提供了分子依据。

历史上的移民活动促进了人群和文化的交流与传播，并导致了一些地区文化的变化。以往的研究多依赖于历史文献和考古资料，较少结合遗传学证据进行综合分析。位于重庆市璧山区的生基嘴墓群展示了联排式石室墓的格局，并出土了大量随葬品和人类遗骨。本研究对生基嘴墓群出土的部分随葬品与同地区及同时代墓葬中的随葬品进行了比较分析，确定该墓群的年代为明代中晚期，并揭示了生基嘴人群的谷仓罐文化受到湖广地区影响的事实。进一步通过对人骨样本的单亲遗传标记分析，结果表明该墓地很可能是一个以父系遗传谱系D1ala1a1b-Z31611为主的氏族墓地，但其母系构成更接近我国东南方的汉族人群。结合考古类型学比较和历史文献记载，上述研究结果表明，生基嘴人群曾受到明代移民活动的影响，为西南地方史和移民史的研究提供了遗传学方面的证据。

在中枢神经系统稳态维持过程中，小胶质细胞的吞噬功能至关重要。该功能依赖于正常的溶酶体酸化，并由液泡型ATP酶(vacuolar-type ATPase，V-ATPase)精密调控。V-ATPase a3亚基(斑马鱼中由tcirg1b基因编码)的突变是导致人类恶性骨硬化症的主要原因，但其在中枢神经系统中的功能却知之甚少。为了探究V-ATPase a3亚基对斑马鱼中枢神经系统的影响及其作用机制，本研究通过构建tcirg1b基因敲除斑马鱼模型，发现该突变体在胚胎早期未出现神经元发育障碍，但其成鱼脑组织呈现显著病理改变且行为异常。前期数据显示，tcirg1b突变导致小胶质细胞形态胀大，提示其功能可能改变。本研究利用斑马鱼巨噬细胞转录组测序分析发现，吞噬体形成和细胞内pH调节通路基因显著下调。进一步功能验证结果显示，V-ATPase a3亚基缺陷可导致小胶质细胞溶酶体酸化障碍和消化功能受损，继而引发凋亡细胞碎片和TMR-葡聚糖的积累。值得注意的是，当小胶质细胞特异性回补tcirg1b表达时，可成功挽救突变体的行为学表型，提示V-ATPase a3亚基对斑马鱼中枢神经系统的稳态调控可能以小胶质细胞为主体。综上所述，本研究首次在体内证明tcirg1b缺失通过破坏小胶质细胞功能间接导致中枢神经系统稳态失衡，揭示了V-ATPase a3亚基在神经稳态调控中的关键作用，并为相关神经系统疾病的机制研究提供了新的理论依据。

不同灵长类物种中存在体型上的显著差异，为探究影响灵长类体型演化的相关基因，选取6种体型差异显著的灵长类物种，通过比较基因组、分子进化和转录组学的分析手段筛选到Bcl-2基因对灵长类体型有显著的影响。结果显示，Bcl-2基因表达量与体型大小呈正相关，并且其在不同体型物种中经历了差异化的自然选择。群体遗传分析发现，Bcl-2特定SNP位点与体型进化相关，细胞实验证实该基因通过调控Wnt/β-catenin和BMP等通路影响成骨细胞增殖。多组学综合分析还表明，Bcl-2表达水平随体型增大而升高，在体型差异大的物种间表现出显著的选择信号和理化性质差异。基因功能研究表明，Bcl-2通过调控骨骼发育相关通路在体型演化中发挥关键作用。本研究揭示了Bcl-2作为关键调控因子，通过影响细胞凋亡、骨骼发育和代谢等过程参与灵长类体型适应性进化。本研究从进化遗传学角度揭示了导致灵长类体型差异的分子机制，为理解灵长类体型演化提供了新见解。

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)是一种累及多器官的自身免疫性疾病。8p23区域的FAM167A-BLK基因座是SLE既往全基因组关联研究(genome-wide association study，GWAS)报道的热点区域。为探索该区域内功能SNP(single-nucleotide polymorphism)对其相关基因BLK和FAM167A调控的作用，本研究利用GCTA软件和fnGWAS进行一系列功能注释，筛选出潜在的功能SNP，并通过双荧光素酶报告基因实验、shRNA敲低和CRISPR/dCas9敲低等功能实验进行验证。结果显示，该区域有4个功能SNP对BLK表达具有等位基因特异性增强效应，但对FAM167A无显著影响。同时，BLK可调控FAM167A表达。FAM167A可能是SLE的潜在致病基因。本研究深化了对FAM167A-BLK区域的遗传变异调控机制的理解，为解析SLE的发生机制研究提供了新视角。

小胶质细胞作为中枢神经系统的固有免疫细胞，可通过吞噬作用有序地清除坏死神经元、细胞碎片及病原体并维持整个神经系统的稳定。吞噬作用是细胞内一系列蛋白协同调控的动态过程，包括捕获货物形成吞噬体、吞噬体成熟以及溶酶体降解等步骤。其中，吞噬体成熟过程依赖V-ATPase为溶酶体持续提供酸化，而V-ATPase的质子转运效率则主要取决于a亚基。在哺乳动物中，V-ATPase a亚基有4种亚型(a1、a2、a3和a4)，斑马鱼(Danio rerio)仅有前3种(a1、a2和a3)，且它们所靶向的细胞类型和亚细胞器定位具有显著差异。据报道，V-ATPase a3亚基主要定位于破骨细胞的溶酶体并辅助酸化从而促进骨吸收，本实验室前期的研究结果显示V-ATPase a3亚基同样定位于斑马鱼小胶质细胞的溶酶体，但V-ATPase a3亚基在小胶质细胞发育过程中的作用及其对吞噬体成熟的调控机制尚不明确。本研究利用V-ATPase a3亚基缺陷(tcirg1b^−/−)的斑马鱼模型，通过整体原位杂交、免疫荧光、免疫共沉淀和凋亡实验等探究了V-ATPase a3亚基调控小胶质细胞吞噬体成熟的分子机制。结果显示，V-ATPase a3亚基在斑马鱼发育早期即开始表达，a3亚基缺陷会导致小胶质细胞吞噬体异常堆积，细胞胀大且活跃度降低，呈现“消化不良”表型。通过外源性标记晚期吞噬体并进行免疫荧光染色，进一步验证了a3亚基缺陷会引起小胶质细胞的晚期吞噬体和溶酶体融合障碍。随后，免疫共沉淀实验结果表明V-ATPase a3亚基可与晚期吞噬体标记物Rab7蛋白相结合，而rab7敲低实验可重现小胶质细胞“消化不良”表型，以上结果综合提示V-ATPase a3亚基可能通过结合Rab7并促进小胶质细胞的吞噬体顺利降解。综上所述，本研究阐明了V-ATPase a3亚基对小胶质细胞发育的影响以及其调控吞噬体和溶酶体膜融合的分子机制，为进一步理解吞噬体成熟过程提供了数据支持和理论依据。

丝氨酸整合因子(serine incorporator，SERINC)是一种与脂质合成有关的跨膜蛋白，其中SERINC2与癌症发生进展中的多种生物学过程相关。胰腺癌(pancreatic adenocarcinoma，PAAD)作为一种高度恶性的肿瘤，预后极差且缺乏有效的生物标志物，目前尚无文献报道SERINC2与泛癌及肿瘤免疫的关系。因此，基于SERINC2预测PAAD的预后，可为开发以SERINC2为核心的肿瘤诊断标志物及免疫治疗策略奠定基础。本研究基于癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas，TCGA)、基因型-组织表达(Genotype-Tissue Expression，GTEx)和人类蛋白图谱(Human Protein Atlas，HPA)数据库中SERINC2在正常和肿瘤组织中的表达水平数据，证实SERINC2在多种癌症中异常高表达，且与临床病理分期显著相关(P<0.05)。通过基因组稳定性相关癌症分析(Genomic Stability Associated Cancer Analysis，GSCA)数据库分析拷贝数变异和甲基化对SERINC2表达的影响，发现拷贝数变异与SERINC2表达呈正相关，而甲基化水平则呈负相关(P<0.05)。使用TCGA数据库进一步分析SERINC2表达水平与免疫细胞浸润和肿瘤微环境评分的相关性，发现SERINC2表达与免疫检查点基因、免疫治疗、免疫浸润显著相关，并与肿瘤微环境评分在多数癌种中负相关(P<0.05)。使用“limma”包筛选出25个差异基因，构建的PAAD预后模型可有效区分高危/低危患者的生存预后。通过54例PAAD患者的免疫组化(immunohistochemical，IHC)验证SERINC2高表达与PAAD不良预后显著相关(中位总体生存期：19.67 vs 50.52个月，P=0.029)。上述结果表明，本研究为开发以SERINC2为核心的肿瘤诊断标志物及免疫治疗策略奠定了基础。

为分析猪胃不同解剖学部位微生物多样性和组成特征，本研究以成年“长×大”LY二元杂交母猪为研究对象，采集胃食管沟、胃底、胃体小弯、胃体大弯、胃窦中部、胃憩室、幽门圆枕和幽门8个部位黏膜样品，对各部位微生物16S rRNA V3-V4高变区进行高通量测序并进行分析。结果发现，猪胃8个部位微生物多样性存在差异。胃底和胃体大弯的微生物多样性和丰富度较高；而食管沟、胃体小弯、胃窦中部、胃憩室、幽门圆枕与幽门微生物多样性和丰富度较低。猪胃8个部位的黏膜微生物主要由厚壁菌门(Firmicutes)和变形杆菌门(Proteobacteria)组成。在食管沟和胃窦中部还发现，蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对含量也较高。而不同部位的优势菌属则存在较大差异。食管沟、胃底、胃体小弯和胃体大弯的优势菌为乳酸菌属(Lactobacillus)，胃窦中部的优势菌为代尔夫特菌属(Delftia)和金黄杆菌属(Chryseobacterium)，胃憩室和幽门的优势菌为拟杆菌属(Bacteroides)，幽门圆枕的优势菌为变形杆菌(Proteus)。进一步对各部位微生物的功能分析显示，胃内发挥代谢功能和细胞活动最活跃的区域位于食管沟和胃体小弯。上述研究结果为后续深入理解胃的生理结构和功能提供参考数据。

哺乳动物出生后的心脏功能与心肌细胞增殖和肥大密切相关，但涉及调控心肌细胞增殖和肥大的分子机制尚未完全阐明。为此，本研究对7日龄(P7)和3月龄(3m)的C57BL/6雌性小鼠心肌组织进行了表型测定和转录组测序分析，以探究小鼠心肌组织生长发育过程中心肌细胞的变化规律，并筛选影响心肌组织生长发育的关键候选基因。与7日龄相比，3月龄小鼠心脏重量和心肌细胞横截面积均显著增加(P<0.001)。通过转录组测序共鉴定到3,858个差异表达基因(differentially expressed genes，DEGs)，其中差异表达上调基因2,021个，差异表达下调基因1,837个。GO功能注释分析结果显示，差异表达基因显著富集于细胞周期、细胞分裂、心脏发育、细胞增殖等条目中。KEGG富集分析结果表明，差异表达基因显著富集于DNA复制、ECM-受体相互作用、细胞周期、代谢途径等信号通路。此外，通过定位筛选到Hey2、Foxm1、Igf1、Xirp2、Sfrp2、Egf、Fgfr2、Tbx20、Fgf1和Igf2等是与小鼠心肌组织生长发育相关的关键候选基因。qRT-PCR验证结果显示，与心肌组织生长发育相关的10个候选基因的表达趋势与RNA-seq结果相一致，说明测序结果的可靠性。本研究结果为进一步揭示小鼠心肌组织生长发育的分子机制提供了新的见解。

灰尘中的微生物信息与地理位置密切相关，能为侦查破案提供线索，在法庭科学领域具有重要应用价值。然而，利用宏基因组数据集中微生物群落特征推断地理位置的可行性尚未得到充分探索。本研究从中国北部、东部、西南部和西北部四个具有明显地理和气候差异的城市中采集了170份城市住宅小区的环境灰尘样本，并对所有样本进行宏基因组鸟枪测序，以揭示微生物组成的差异。共注释获得41,029个物种，其中细菌占93.39%，真核生物占6.37%，并发现少量的病毒(0.21%)和古菌(0.03%)。结果表明，四个城市之间的微生物群落组成存在显著差异，这些差异可以实现四个城市环境样本的有效区分(R²=0.870，P<0.001)。通过过滤所有样本中检出率低于10%的物种，进一步提高了城市间的区分效果(R²=0.948，P<0.001)，并筛选出127个具有城市代表性的差异物种。每个城市都拥有独特的微生物群落，包括特有物种和相对丰度较高的分类单元，这些特征共同构成了城市特有的微生物图谱。所有样本按7∶3的比例随机分为训练集和测试集。通过SourceTracker、FEAST、LightGBM、随机森林(random forest)和支持向量机(support vector machine, SVM)五种机器学习模型对51个随机测试集来模拟预测未知来源的环境样本地理分区，平均准确率分别达到了88.89%、92.16%、98.04%、99.35%、69.28%。这些结果构成了中国四个城市的微生物遗传图谱，突出了不同城市微生物分类特征的显著差异，并为城市尺度的灰尘样本溯源提供了一种方法。

鱼类的性腺分化与配子发生受到多种因子的调控。蛋白磷酸酶(protein phosphatase，PP)具有催化生物体中蛋白去磷酸化的功能。蛋白磷酸酶6 (protein phosphatase type 6，PP6)作为蛋白磷酸酶家族的一员，在性腺发育及配子发生过程中发挥重要功能。ppp6r3编码蛋白磷酸酶6调节亚基3，其在性腺分化和配子发生方面的作用还不清楚。本研究通过CRISPR/Cas9技术构建了两个斑马鱼ppp6r3突变品系，发现ppp6r3缺失后导致斑马鱼仅发育为雄鱼，且该突变体不能使野生型卵子受精。进一步研究发现，ppp6r3突变体精巢中精母细胞向成熟精子转换失败，精子发生受阻。综上所述，本研究构建了ppp6r3突变的斑马鱼模型，表现出性腺分化和配子发生的缺陷，为后续研究Ppp6r3调控生殖细胞增殖、分化及性别决定的机制提供了模型和参考。