近日，百家乐策略 动物大数据与功能基因组联合团队姜雨教授课题组在国际期刊《Genome Biology》在线发表题为“A longitudinal single-nucleus transcriptomic atlas of bovine placentation reveals dynamic cellular hierarchies and regulatory programs”的研究论文。该研究通过构建覆盖牛胎盘13个发育阶段的单细胞转录组，进一步将单细胞图谱与跨物种数据、多组学原位成对测序（MiP-seq）数据、全基因组关联分析（GWAS）以及细胞通讯分析相结合，系统揭示了牛妊娠识别、双核滋养层细胞（BNC）形成、妊娠期长度调控和胎衣不下等重要繁殖性状背后的细胞与分子基础，为理解反刍动物妊娠维持机制和改良反刍动物繁殖性状提供了理论框架和分子靶点。

胎盘是连接母体与胎儿的重要生命器官。从胚胎着床、母体妊娠识别，到营养运输、免疫耐受和分娩启动，几乎每一个关键妊娠事件都离不开胎盘的精密调控。然而，牛胎盘在长达约280天的妊娠过程中经历怎样的细胞组成变化和功能重塑，不同细胞在何时出现、如何分化，又怎样影响妊娠结局，长期以来仍缺乏系统认识。

本研究通过单细胞/单核RNA测序技术，成功构建了首个覆盖牛胎盘13个发育阶段（E12、E14、E16、E18、E24、E30、E50、E60、E85、E110、E180、E240和E280)、约30万个细胞的高分辨率转录组图谱，时间跨度从胚胎着床前一直延伸至临近分娩。通过多批次数据整合分析，展示了牛胎盘从妊娠建立、胎盘形成到临近分娩的细胞组成变化；发现了14种具有阶段特异性表达模式和功能特征的滋养层细胞亚型，揭示了胎盘发育的精细分工；并鉴定出HAND1和DLX5可能是母体妊娠识别的重要调控因子。

双核滋养层细胞是反刍动物胎盘最具代表性的细胞类型之一。但是，双核滋养层细胞究竟由哪些单核滋养层细胞（UNC）产生，其分化过程受到哪些分子机制控制，此前一直缺乏高分辨率证据。通过RNA速率、拟时序和转录相似性分析，发现双核滋养层细胞起源于特定单核滋养层细胞亚群，且其形成并不是简单的细胞形态变化，而是一个由细胞周期重构、基因印记调控和能量代谢转换共同驱动的复杂命运决定过程。

妊娠期长度不仅影响犊牛出生重和成活率，也与难产、繁殖效率和母牛健康密切相关。通过将牛妊娠期长度的GWAS数据与胎盘单细胞图谱整合，发现共有8种早期滋养层细胞亚型与妊娠期长度显著相关，意味着虽然妊娠期长度最终表现为分娩时间的差异，其部分遗传基础可能早在妊娠建立和胎盘形成阶段就已经决定。跨物种比较还发现早期滋养层细胞虽然具有较高的发育可塑性，但其核心基因调控程序受到严格的进化保护，一旦受到遗传变异或环境因素干扰，可能对整个妊娠过程产生长程影响。

与妊娠期长度主要关联早期滋养层细胞不同，胎衣不下的遗传风险则更多集中于胎盘巨噬细胞及血管、基质相关细胞。通过进一步整合胎衣不下的GWAS数据，发现巨噬细胞是遗传信号富集最显著的细胞类型之一。人胎盘数据中也观察到类似结果，提示胎盘巨噬细胞可能是牛和人胎衣不下相关遗传风险共同作用的重要细胞群体。细胞通讯分析显示胎盘巨噬细胞可能连接遗传易感性、免疫极化、血管和基质重塑以及分娩前炎症反应。当这一调控网络发生异常时，胎盘分离和组织清除可能受到影响，最终增加胎衣不下风险。

综上，本研究建立了覆盖牛妊娠全过程的高分辨率胎盘单细胞图谱，系统描绘了胎盘细胞类型、滋养层细胞亚群、发育轨迹和调控网络，不仅揭示了HAND1和DLX5可能参与母体妊娠识别，解析了双核滋养层细胞的潜在来源及其基因印记和代谢调控机制，还将妊娠期长度和胎衣不下的遗传风险定位到具体细胞类型和发育阶段。研究结果可为理解反刍动物胎盘发育和母胎互作提供系统性参考，为早期妊娠监测、繁殖性状选育以及胎衣不下防控提供潜在靶点，也为研究人类妊娠丢失、胎盘滞留及母胎界面免疫异常提供新的动物模型和研究框架。

百家乐策略-新手到高手的实战指南 已毕业博士生谭光辉、博士后闫晓茹、已毕业硕士生曹雪莎与张奥为论文共同第一作者，姜雨教授与郑以副教授为论文共同通讯作者。研究受到国家重点研发计划和陕西省科技发展计划项目资助。

论文链接：//link.springer.com/article/10.1186/s13059-026-04173-0