完美体育-濒危驴种的“科学突围” 我国首创驴全身单细胞图谱—新闻—科学网

作者：廖洋,王冰笛 来源：中国科学报 发布时间：2025/3/27 9:43:23 选择字号：小 中 大 濒危驴种的“科学突围” 我国首创驴全身单细胞图谱

驴，这个曾经在中国农村随处可见的家畜，如今却面临着前所未有的危机。

目前，全球驴种质资源正以惊人的速度减少，国内驴养殖数量从2011年的485万头骤降至2023年的146万头。驴皮的药用价值，尤其是作为阿胶的主要原料，使得驴资源的减少不仅威胁到传统中药产业的可持续发展，也让驴养殖业陷入困境。

2025年3月，青岛农业大学动物科技学院联合内蒙古大学，在国际顶级期刊Advanced Science发表全球首个“德州驴全身组织单细胞转录组图谱”

这是首次从单细胞层面揭示了驴皮脂细胞的独特代谢机制，不仅为阿胶产业提供了分子靶标，更将濒危驴种质资源的保护推入精准时代。

沈伟教授团队合影 受访者供图

驴，开启资源保护路

驴皮作为传统中药阿胶的核心原料，其需求量与国内产能之间存在显著缺口。

青岛农业大学生命科学学院副院长、山东省高校动物生殖与种质创新重点实验室主任沈伟告诉《中国科学报》：“中国阿胶年产量达6000吨，需消耗驴皮约120万张，而国内驴皮供应仅能满足总需求的30%。”

与此同时，本土驴种因生长周期长、繁殖率低及养殖成本高等问题，种群数量呈现加速萎缩趋势。

目前，全国现存24个本土驴种，已建立2个国家级保护区、7个国家级保种场以及21个省级保种场，以应对其种质资源保护与可持续利用的挑战。

其中，德州驴作为山东省的著名驴品种，以其体格高大、结构匀称、外形美观、皮厚及出胶率高等优良特性著称，是熬制阿胶的优质原料。

然而，2024年国家统计年鉴数据显示，山东省驴存栏总量仅为2.7万头，其中纯种德州驴估计不足3000头，纯种资源面临严峻挑战。

若能从分子层面解析德州驴的优异性状形成机制，将对其种质资源的保护与可持续利用具有重要意义。

想要研究细胞，首先需要采样。

2022年，单细胞转录组技术刚刚兴起，属于前沿领域，但是该技术只被应用在人类、小鼠和其他模式动物研究中，在驴方面仍然是空白。

2023年，沈伟带领团队到山东俊驰驴业有限公司参观考察，现场对产业发展中遇到的具体问题进行指导，并与他们达成了合作。

他们顺利获取到了一公一母两头德州驴的心脏、皮肤等20种组织，共计40个样本。

由于单细胞测序对细胞活性要求极高，而驴组织解离尚无成熟方案。

“每个组织的解离过程耗时近一小时，但当时大家都对部分特殊组织的解离经验不足，导致实验后期部分组织因解离时间过长，细胞活性无法满足建库要求，最终不得不废弃。”项目组主要成员、青岛农业大学生命科学学院教授王俊杰向《中国科学报》介绍道。

为了保障数据质量，团队又再次前往保种场采集样品补测数据。

最终，他们拿到了275,050个高质量细胞，涵盖84种细胞类型，包括稀有的浦肯野细胞和肠内分泌细胞。

沈伟（左）与王俊杰在实验中 受访者供图

一定能得到结果

仅单个样本分析就需100G算力，27万个细胞，如此庞大的数据量，既需要高性能服务器，还需要一个在数据分析方面技术成熟的合作者。

不打无准备的仗。在测序工作完成前，他们就对数据量大小早有心里准备，联系好了学校网信办的老师借来高性能服务器。

而那位合作者，则是王俊杰的同门师弟，这次论文的第一作者，内蒙古大学与青岛农业大学联合培养博士生田宇。虽然没有过论文合作的经历，但是同窗情谊为他们的科研合作奠定了深厚基础，两人之间常常交流思想，因此合作起来非常默契。

尽管如此，他们仍然遇到不少阻碍。

由于驴的单细胞研究在国际上较为罕见，团队在数据分析过程中缺乏可参考的比对数据。

为确保细胞类型注释的准确性，团队系统收集了大量基因的功能及其表达位置信息，并结合差异表达分析、基因富集分析和免疫组织化学染色技术，成功鉴定了细胞类型及其标记基因。

在研究转录过程时，他们发现基因只有表达量的大小，但没有表达高低，原因是上游调控的原件发生变化。

对此，王俊杰提出了针对特定细胞类型的可变剪接变体分析思路。然而，田宇在实践中发现，现有测序平台难以准确识别细胞类型特异性的剪接变体。

最终，团队讨论过后提出了另一种研究思路——通过单细胞转录组数据集预测不同细胞的代谢活性。

在此基础上，团队通过跨物种和跨组织的比较分析，揭示了驴皮脂细胞在能量和脂质代谢中的独特基因表达模式，并鉴定出PON3作为驴皮脂细胞的特异性标记基因。研究进一步阐明了驴皮脂细胞主要通过丁酸代谢途径生成乙酰辅酶A，进而驱动脂肪酸合成的分子机制。

有过停滞不前的阶段吗？

“一条路走不通，就换另一条，总有新的解决办法”王俊杰坦言道，“从一开始我们就知道，肯定能得到结果。”

此后，团队又结合驴、马、牛和猪皮肤的代谢组学数据，研究发现驴皮中γ-谷氨酰半胱氨酸和花生四烯酸等高含量代谢物的积累特征，提示这些代谢物可能与驴皮的药用价值存在潜在关联。

德州驴保种场现场照片 受访者供图

填补驴研究领域关键空白

研究完成后，团队开始着手撰写论文并投稿。

然而，投稿过程并不顺利。王俊杰说道，“我们最初投了几家顶级期刊，但由于驴的研究在国际上较为冷门，稿件很快被拒。”

2025年2月，文章终于被Advanced Science接收，这是国际上近十年来在驴相关研究领域，继Sci Adv（2018）、Nat Commun（2020）、Science（2022）发表相关研究进展后的又一标志性成果。一时间祝贺声贺信纷至沓来。

这是首次将单细胞技术应用于驴资源保护，为濒危物种研究提供了范式。

这项研究不仅系统解析了驴的分子特征，不仅系统解析了驴的分子特征，填补了驴皮代谢机制研究领域的关键空白，还为驴种质资源的保护与创新利用提供了重要的数据支撑和理论依据。同时，团队还建立了驴单细胞转录图谱在线数据库（https://egrb.qau.edu.cn/），有望进一步推动驴相关研究领域的快速发展，助力我国乃至全球在驴种质资源保护与利用方面取得更大的突破。

“其实，团队最初的主要研究方向是猪，从驴转向猪，听上去跨度不大，但是和猪相比，驴的可参考资料少之又少。”王俊杰说道。

即使如此，但为什么仍然能填补该领域的关键空白？

除了及时发现问题的敏锐眼光和作出重大转型的决心，必不可少的是要肯思考、善总结。

回顾这段历程，王俊杰说道，“人的韧性要比自己想象中的强，只有沉下心去做一件事，才能做好。”