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近日，中国农业大学动物科学技术学院邓学梅教授团队联合美国宾夕法尼亚州立大学等单位，在国际知名学术期刊 Cell & Bioscience 发表题研究论文 FRRS1L variants and ferriheme overload drive hyperpigmentation and systemic iron overload in lapping black bone sheep 。该研究首次从分子遗传学层面成功破解了云南珍稀乌骨羊全身骨骼、内脏乃至血液呈现黑色的自然谜题。研究发现，这一独特表型的根源并非传统认为的黑色素沉积，而是源于FRRS1L基因突变引发的高铁血红素代谢异常和过度沉积所致，为人类铁过载疾病研究和特色高附加值畜牧产品开发提供了重要科学依据。
乌骨羊的乌质表型与黑色物质特征鉴定
长久以来，乌骨羊因其罕见的“乌骨”特性被视为珍稀资源，但其成因众说纷纭。邓学梅团队通过系统的组织学分析、生化检测及基因组学研究，率先推翻了黑色素沉积假说。团队证实，乌骨羊体内沉积的黑色物质实为血红蛋白的代谢产物——高铁血红素（Ferriheme），并伴随红细胞数量增多、血红蛋白浓度升高以及转铁蛋白水平下降等系统性铁过载特征，导致肾脏、肝脏等多器官出现局部轻度氧化应激和炎症反应。
为追溯铁代谢异常的遗传机制，团队深入开展了基因组重测序、全基因组关联分析和功能验证。研究发现，位于绵羊2号染色体上的FRRS1L基因是调控这一过程的主效基因。该基因3’端非编码区存在两个关键位点的特异性高频突变(g.4852G>T 和 g.1016C>A)，显著降低了其在巨噬细胞和网状内皮细胞中的表达水平。
乌骨羊基因组选择信号定位和关键调控基因挖掘
进一步的细胞实验阐明，FRRS1L蛋白的正常功能对维持巨噬细胞内铁离子稳态至关重要。其表达不足会阻碍细胞对衰老红细胞释放的血红素铁的有效回收与转化，最终导致高铁血红素在全身多脏器（如肝、脾、肾、淋巴结）的进行性沉积，形成肉眼可见的“乌骨”表现。研究还发现，云南横断山脉的高海拔低氧环境是这一表型稳定表达的重要协同因素。高海拔低氧环境可能通过增加血红蛋白合成和血管通透性等因素，协同促进该色素发生和在全身多组织器官中的沉积。
该成果不仅为理解动物适应性进化提供了新视角，更创造了多重价值：在科学上，乌骨羊成为研究人类铁过载疾病（如血色素沉着症）的首个哺乳动物自然突变模型，为疾病机制研究和药物靶点开发提供了独特平台；在产业应用上，研究鉴定的基因突变为乌骨羊的分子标记辅助精准选育奠定了坚实基础，有助于保护这一珍稀遗传资源。同时，乌骨羊肉天然富含高生物利用度的有机铁，是开发特色功能性富铁肉制品及营养补充剂的优质原料，对推动高原特色畜牧业发展和健康食品创新具有重要意义。
该研究由中国农业大学动物科技学院邓学梅教授领衔，联合云南农业大学邓卫东团队和美国宾夕法尼亚州立大学柳万生教授共同完成。韩德平副教授（现就职于北京大学现代农业研究院）和张媛媛博士为共同第一作者，美国美国宾夕法尼亚州立大学的柳万生教授和中国农业大学的邓学梅教授为共同通讯作者。该研究得到了STI 2030-重大项目（20232D040750X）、国家自然科学基金联合基金（U1136605）、中国农业大学2115人才发展计划等项目的支持。
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