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刘毓文课题组

刘毓文课题组

YuwenLiu Lab


课题组长

刘毓文，研究员、博士生导师。入选国家重大人才工程（青年）、广东省高层次人才（青年）、深圳市高层次人才B类，深圳市“青年五四奖章”获得者。2006年于清华大学本科毕业，2014年在芝加哥大学取得博士学位。刘毓文研究员聚焦于开发并利用高通量实验方法和生物信息学方法，从非编码顺式调控元件入手解析复杂性状的遗传基础，并利用人工智能驱动的调控元件和调控线路设计，开展合成生物学育种。

以通讯作者（含共同通讯）作者在Genome Research，Nature Communications, Nucleic Acids Research, Advanced Science等高水平杂志上发表多篇文章， Google Scholar总引用1800多次。主持十四五国家重点研发计划课题、国家自然科学青年科学基金项目、国家自然科学面上项目等国家级项目4项，主持深圳市科创委项目1项，核心参与了广东省基础与应用基础研究基金项目、中国农业科学院科技创新工程重大科研计划、十四五重点研发计划等多项项目。相关成果获得《工人日报》、《人民政协报》、《中国科学报》、《中央人民广播电台大湾区之声》和《广东卫视》等多家媒体的报道。


代表性成果

1）开发了WHG-STARR-Seq（Genome Biology 2017a）和Ss-STARR-Seq (Nature Communications 2025)实验方法，分别首次实现了哺乳动物全基因组增强子和沉默子的高通量直接定量。通过敲除沉默子，实现功能基因的高效表达并影响重要细胞分化过程，为不引入外源基因序列提高功能基因表达的基因编辑育种提供了新策略。

2)开发了等位基因特异性allele-specific STARR-Seq，首次测定了上万GWAS关联性SNP对增强子功能影响 (Genome Biology 2017b)；在动物遗传育种领域率先利用allele-specific STARR-Seq，从增强子功能性变异为切入点，挖掘了生猪产肉相关性状的潜在因果调控型变异和功能基因 (Genome Research 2024, Genetics Selection Evolution 2024)。

3) 开发了DREAM算法, 从DNA序列到增强子活性的预测准确性国际领先，并实现基于AI的顺式调控元件从头设计，在人、小鼠、猪等多个物种中获得了超过目前最强活性的增强子序列；在国内首次创制了基因组整合AI设计调控元件的动物模型，为基于调控元件AI设计的动物基因组设计育种提供了概念验证和技术基础 （Nucleic Acids Research 2024）。

4) 开发了统计遗传学算法TADA-Annotation，首次将整合增强子功能性变异等多种功能基因组注释用于挖掘挖掘复杂性状因果基因的方法拓展到新生突变 (American Journal of Human Genetics 2018)。

5）开发了基于超低覆盖度全基因组测序数据的基因型分型计算方法，领导团队开发了适用于二倍体农业动物和作物的高效低成本基因型分型和基因组选择平台，首次实现了单个动物囊胚的全基因组SNP准确分析，为胚胎基因组选择提供了重要工具 （Advanced Science 2025a， GigaScience 2025）。

6）开发了基于靶向二代测序的伴侣动物基因检测液相芯片，可以通过品系鉴定，遗传病筛查和亲缘关系鉴定提升遗传改良效率，获批三项国家专利，获得产业投资400万元进行产业转化，并实现国内和海外销售。


教育经历

2006-2014 芝加哥大学获得生物学博士学位（研究方向基因组学）导师：Kevin White教授

2002-2006 清华大学生物系获学士学位导师：裴端卿教授


研究方向

主要专注于开发并利用新的实验和计算方法，精准定量不同类型的调控元件，并研究非编码区DNA变异如何通过影响调控元件活性影响生物性状，以及如何通过AI设计增强子等调控元件优化功能基因的时空表达模式，实现基于基因组精准设计的品种改良。相关方法具有普遍适用性，同时在生猪遗传育种改良中进行深入应用（我们的研究方向既有方法开发，也有方法应用，欢迎感兴趣的青年科研工作者加入）。具体研究方向包括：

1.结合调控元件功能注释等多组学数据，解析GWAS信号和选择进化信号，从而挖掘影响生猪复杂性状的重要调控元件和基因；

2.开发高通量实验和计算方法，在动物体内和单细胞层面，鉴定影响不同类型调控元件功能的DNA变异，并以此为切入点，挖掘影响复杂性状的关键调控元件和靶基因；

3.结合人工智能和高通量调控元件数据，进行调控元件底层语法解析，优化和设计新一代调控元件和细胞线路，突破自然序列的局限性，通过合成生物学手段为性状改良提供重要调控模块；

4.开发低成本高密度的新一代基因型检测方法，开发结合调控元件功能注释等多组学数据和深度学习的基因组选择方法和精细定位方法，协助推进畜牧动物品种选育和性状改良。


教学授课情况

1.实用生物信息技术 专业课 理论课 24学时

2.分子遗传学专业课理论课 8学时


序号

研究生姓名

已毕业/在读

表现情况（在单位和行业贡献情况、在学期间科研成果或荣誉奖励情况等）

1

王超

课题组博士毕业

目前担任课题组博士后，以第一作者（含并列）的身份，在Genome Research，nature communications，iscience，Genetics Selection Evolution等高水平杂志发表文章数篇。

2024年博士毕业，获得深圳市大鹏新区“鹏城计划”科技人才（D类）资助；2025年获得国自然青年科学基金项目（C类）

2

郑伟刚

课题组博士毕业

2025年毕业，目前担任课题组博士后，以第一/共同第一作者在Advanced Science、GigaScience等发表JCR Q1区论文4篇，累计影响因子（IF5） 40.1，含IF5>10两篇，中科院1区Top两篇。已授权发明专利2项，软件著作权8项。


获奖及社会兼职等情况：

一、获奖情况：

1. 2021 深圳市青年五四奖章

2. 2021 首届广东省农业科技创新大比武总决赛十强

3. 2022 深圳市创新创业大赛大鹏赛区一等奖海洋农业食品综合赛道第一名

4.2022 第二十四届中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖

二、社会兼职：

中国生物信息学学会青年工作委员会负责人

农业农村部畜禽生物组学重点实验室学术委员会委员

国家特种经济动物科技创新联盟第二届理事会副理事长


代表性研究成果

    1. Ma W, Zheng W, Qin S, Wang C, Lei B, Liu Y*. DeepAnnotation: A novel interpretable deep learning-based genomic selection model that integrates comprehensive functional annotations. Gigascience. 2025 Jan 6;14:giaf083. doi: 10.1093/gigascience/giaf083. PMID: 40874866; PMCID: PMC12392413.

    2. Zhu X, Huang L, Li G, Deng B, Wang X, Yang H, Zhang Y, Wen Q, Wang C, Zhang J, Zhao Y*, Li K*, Liu Y*. Genome-Wide Silencer Screening Reveals Key Silencer Modulating Reprogramming Efficiency in Mouse Induced Pluripotent Stem Cells. Advanced Science. 2025 May;12(18):e2408839. doi: 10.1002/advs.202408839. Epub 2025 Mar 20. PMID: 40112175; PMCID: PMC12079485.

    3. Zhu X#*, Huang L#, Wang C#, Li G#, Deng B#, Kong D#, Wang X, Chang R, Gu Y, Wen Q, Kong S, Liu Y*, Zhang Y*. Uncovering the whole genome silencers of human cells via Ss-STARR-seq. Nature Communications. 2025 Jan 16;16(1):723. doi: 10.1038/s41467-025-55852-8. PMID: 39820458; PMCID: PMC11739512.

    4. Wang C, Lei B, Bao Y, Wang Z, Chen C, Zhang Y, Qin S, Sun T, Tang Z, Liu Y*. Multi-omics analysis reveals criticalcis-regulatory roles of transposable elements in livestock genomes. iScience. 2025 Feb 18;28(3):112049. doi: 10.1016/j.isci.2025.112049. PMID: 40104067; PMCID: PMC11914811.

    5. Zheng W#, Ma W#, Chen Z, Wang C, Sun T, Dong W, Zhang W, Zhang S, Tang Z, Li K, Zhao Y*, Liu Y*. DPImpute: A Genotype Imputation Framework for Ultra-Low Coverage Whole-Genome Sequencing and its Application in Genomic Selection. Adv Sci (Weinh). 2025 Apr;12(16):e2412482. doi: 10.1002/advs.202412482. Epub 2025 Feb 27. PMID: 40013759; PMCID: PMC12021046.

    6. Li J#, Chen Y#, Wang W, Zhang Y, Su G, Wang SK, Zhang Y, Yao Y, Wu S, Lu W, Zhang K, Qiao C, Li S, Li H, Cheng CY, Liu Y*, Wang N*. Linking Iris Cis-Regulatory Variants to Primary Angle-Closure Glaucoma Via Clinical Imaging and Multiomics. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2024 Dec 2;65(14):18. doi: 10.1167/iovs.65.14.18. PMID: 39652066; PMCID: PMC11629910.

    7. Zhang S#, Wang C#, Qin S#, Chen C, Bao Y, Zhang Y, Xu L, Liu Q, Zhao Y, Li K, Tang Z*, Liu Y*. Analyzing super-enhancer temporal dynamics reveals potential critical enhancers and their gene regulatory networks underlying skeletal muscle development. Genome Res. 2024 Dec 23;34(12):2190-2202. doi: 10.1101/gr.278344.123. PMID: 39433439; PMCID: PMC11694746.

    8. Li Z#, Zhang Y#, Peng B#, Qin S#, Zhang Q, Chen Y, Chen C, Bao Y, Zhu Y, Hong Y, Liu B, Liu Q, Xu L, Chen X, Ma X, Wang H, Xie L, Yao Y, Deng B, Li J, De B, Chen Y, Wang J, Li T, Liu R, Tang Z, Cao J, Zuo E, Mei C, Zhu F, Shao C, Wang G, Sun T, Wang N, Liu G, Ni JQ*, Liu Y*. A novel interpretable deep learning-based computational framework designed synthetic enhancers with broad cross-species activity. Nucleic Acids Res. 2024 Nov 27;52(21):13447-13468. doi: 10.1093/nar/gkae912. PMID: 39420601; PMCID: PMC11602155.

    9. Wang C#, Chen C#, Lei B, Qin S, Zhang Y, Li K, Zhang S*, Liu Y*. Constructing eRNA-mediated gene regulatory networks to explore the genetic basis of muscle and fat-relevant traits in pigs. Genetics Selection Evolution. 2024 Apr 9;56(1):28. doi: 10.1186/s12711-024-00897-4. PMID: 38594607; PMCID: PMC11003151.

    10. Hu L#, Liu Y#, Han S#, Yang L#, Cui X, Gao Y, Dai Q, Lu X, Kou X, Zhao Y, Sheng W, Gao S, He X, He C. Jump-seq: Genome-Wide Capture and Amplification of 5-Hydroxymethylcytosine Sites. Journal of the American Chemical Society. 2019 Jun 5;141(22):8694-8697. doi: 10.1021/jacs.9b02512. Epub 2019 May 23. PMID: 31117646; PMCID: PMC7061342.

    11. Liu Y, Liang Y, Cicek AE, Li Z, Li J, Muhle RA, Krenzer M, Mei Y, Wang Y, Knoblauch N, Morrison J, Zhao S, Jiang Y, Geller E, Ionita-Laza I, Wu J, Xia K, Noonan JP, Sun ZS, He X. A Statistical Framework for Mapping Risk Genes from De Novo Mutations in Whole-Genome-Sequencing Studies. The American Journal of Human Genetics. 2018 Jun 7;102(6):1031-1047. doi: 10.1016/j.ajhg.2018.03.023. Epub 2018 May 10. PMID: 29754769; PMCID: PMC5992125.

    12. Liu S#, Liu Y#, Zhang Q, Wu J, Liang J, Yu S, Wei GH, White KP*, Wang X*. Systematic identification of regulatory variants associated with cancer risk. Genome biology. 2017 Oct 23;18(1):194. doi: 10.1186/s13059-017-1322-z. PMID: 29061142; PMCID: PMC5651703.

    13. Liu Y#, Yu S#, Dhiman VK, Brunetti T, Eckart H, White KP. Functional assessment of human enhancer activities using whole-genome STARR-sequencing. Genome biology. 2017 Nov 20;18(1):219. doi: 10.1186/s13059-017-1345-5. PMID: 29151363; PMCID: PMC5694901.

    14. Liu Y, Zhou J, White KP. RNA-seq differential expression studies: more sequence or more replication? Bioinformatics. 2014 Feb 1;30(3):301-4. doi: 10.1093/bioinformatics/btt688. Epub 2013 Dec 6. PMID: 24319002; PMCID: PMC3904521.


代表专利

1.刘毓文，杨承，耿灿. 一种便携式宠物粪便DNA收集器. ZL 2017 2 1219687.3.

2.刘毓文，杨承，耿灿. 基于DNA标记的犬类品系鉴定方法. ZL 2017 1 1109335.7.

3.刘毓文，杨承，耿灿. 一套用于犬系品类鉴定的SNP位点. ZL 2017 1 1109552.6.

4.刘毓文，杨承，耿灿. 犬类多种遗传病筛查的引物组和试剂盒. ZL 2017 1 1012000.3.

5.刘毓文，马文龙，王超，郑伟刚，李奎，唐中林. 基于多组学数据和深度学习的育种方法、装置和设备. ZL 2022 1 0404221.X.

6.刘毓文，朱秀生，黄雷. 全基因组绝缘子筛选系统及其应用. ZL202411329018.6.


刘毓文课题组更新于2025年9月

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