基于WGCNA筛选新疆褐牛和中国荷斯坦牛乳脂率、乳蛋白率相关基因

来源：中国畜牧兽医杂志2026年第4期北京时间：

作者：王江昆, 王丹, 闫梦婕, 马盛超, 马凯伦, 费腾腾, 张梦华, 胥磊, 黄锡霞

单位：新疆农业大学动物科学学院，乌鲁木齐 830052

摘要：目的 本研究旨在利用加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis，WGCNA）方法，筛选与新疆褐牛和中国荷斯坦牛乳脂率及乳蛋白率相关的关键候选基因，揭示其潜在的分子调控机制，为奶牛乳成分性状的分子育种提供理论基础。 方法 利用来自同一牧场的31头新疆褐牛和31头中国荷斯坦牛的血液白膜层及乳汁体细胞的转录组数据构建两种样品来源的基因共表达网络。筛选与目标性状显著相关的基因模块和枢纽（hub）基因。对两组的hub基因分别进行GO功能和KEGG通路富集分析，并结合蛋白互作（protein-protein interaction，PPI）网络鉴定每个组织中的候选基因，分析其在调控乳脂率和乳蛋白率中的可能作用机制。 结果 在血液白膜层中，WGCNA鉴定出3个关键模块（MEyellow、MEpurple及MEblue），共筛选出807个hub基因，主要富集于细胞周期、蛋白质加工、PI3K-Akt/mTOR信号通路和能量代谢等过程。在乳汁体细胞中，鉴定出与目标性状显著相关的1个关键模块（MEblue），包含159个hub基因，主要涉及免疫反应、细胞分化及MAPK等信号通路。结合PPI网络，在血液白膜层中鉴定出4个影响乳成分合成的候选基因：CDK1、BRCA1、EIF4E、CDC42；在乳汁体细胞中，FOS、IL10、AREG、EPHA2是调控乳成分合成的候选基因。本研究还发现，LPAR3、LIMK2、AK7、EFHCI同时存在于两个组织的hub基因中，其中LPAR3与LIMK2被鉴定为关键候选基因。 结论 本研究通过整合新疆褐牛与中国荷斯坦牛转录组数据，构建血液白膜层与乳汁体细胞基因集共表达网络，通过功能富集及PPI网络分析，筛选出CDK1、BRCA1等10个与乳成分合成相关的关键基因，这些基因通过mTOR、PI3K-Akt、MAPK等通路发挥作用，为奶牛乳成分性状的分子育种提供了重要的理论依据和候选基因。

关键词：加权基因共表达网络分析;新疆褐牛;中国荷斯坦牛;乳成分

基金资助：“十四五”国家重点研发计划(2021YFD1200903);国家现代农业产业技术体系(CARS-36);新疆维吾尔自治区肉牛产业技术体系(XJARS-10)