牛体内囊胚全转录组模式解析

旨在解析牛体内囊胚的全转录组模式。本研究选择3头15月龄以上、健康状况良好的泌乳奶牛，采用超排获得体内囊胚，采用单细胞全转录组测序技术检测囊胚mRNA、lncRNA、circRNA转录模式，并采用生物信息学工具对其进行分析。试验获得牛体内囊胚约19 975个mRNAs、12 715个novel lncRNAs及887个circRNAs。mRNA有12种可变剪切方法，以转录起始区域可变剪切（TSS）为主。采用基因本体（GO）和相关信号通路（KEGG）对其分析发现，生物功能主要富集在新陈代谢、细胞膜和蛋白结合、细胞通讯、细胞组织成分、生长发育等功能，Pathway主要富集在细胞周期、膜运输、染色体组织调控等通路；circRNA有6种类型，其中CLASSIC类型circRNA数量最多，这种剪切方式会形成成环的外显子circRNA （EcircRNA）。本研究阐明了牛体内囊胚的全转录组模式，为全面了解牛体内囊胚提供了新的思路。     

牛胚胎基因组选择研究进展

牛胚胎基因组选择(embryonic genome selection, EGS)是指活检牛早期胚胎中部分滋养层细胞,通过微量胚胎细胞全基因组扩增,进行遗传育种值评估,筛选出优质早期胚胎。该项技术的基本步骤是：对第6天左右的早期牛囊胚进行活检取样,利用显微切割系统切取微量滋养层细胞,随后通过微量细胞全基因组扩增(whole genomic amplification),经单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphism)分析后,对早期胚胎进行生产性能预测,从而筛选出基因型优良的胚胎进行移植。本文总结了EGS技术中常用的活检方法、扩增方法,并概述了该技术在牛上的应用现状与该项技术当前存在的一些问题,以期为未来EGS技术的全面发展提供参考。     

胚胎质量和发育阶段对奶牛胚胎移植妊娠率的影响

[目的]为了评估胚胎质量和发育阶段对奶牛胚胎移植妊娠率的影响。[方法]使用63头青年奶牛作为供体进行超数排卵,评估回收胚胎质量和发育阶段。选择334头青年奶牛作为受体鲜胚移植不同质量和发育阶段胚胎。对胚胎质量分布、发育阶段分布、不同质量胚胎和不同发育阶段胚胎移植30 d妊娠率进行统计分析。[结果]可用胚胎中A级胚胎比例(60.78%)显著高于B级和C级胚胎比例(36.70%和2.52%)(P<0.05);致密桑椹胚比例(54.36%)显著高于早期囊胚,囊胚和扩张囊胚比例(18.35%,25.0%和2.29%)(P<0.05)。A级和B级胚胎移植30 d妊娠率(63.55%和64.35%)显著高于C级胚胎移植30 d妊娠率(44.44%)(P<0.05);致密桑椹胚、早期囊胚、囊胚和扩张囊胚移植30 d妊娠率差异不显著(P<0.05),早期囊胚、囊胚移植30 d妊娠率高于致密桑椹胚、扩张囊胚移植30 d妊娠率(P<0.05)。[结论]选择不同发育阶段的A级和B级胚胎能够获得较高胚胎移植妊娠率,增加早期囊胚和囊胚阶段胚胎移植数量能够提高胚胎移植妊娠率。     

荷斯坦青年牛初次配种妊娠月龄对头胎和二胎产奶量和繁殖性能的影响

旨在研究母牛初次配种妊娠月龄（age at first pregnancy,AFP）对其泌乳性能和主要繁殖性能的影响。本研究以我国北方地区2个规模化奶牛场13 927头荷斯坦母牛（A牧场8 091头,B牧场5 836头）的生产数据为基础,统计了母牛AFP、头胎和二胎的产奶量、产后首次发情时间、首次配种时间和首次受孕时间,然后将母牛根据AFP的早晚（12~19月龄）分为8组,对各试验组母牛的头胎和二胎产奶量和主要繁殖性能的数据进行比较分析。结果表明：1）2个规模化奶牛场荷斯坦青年牛AFP以13和14月龄为主（总占比70.1%）;2）AFP可显著影响荷斯坦青年牛头胎和二胎的305 d产奶量（P<0.05）,其中AFP为14月龄时A牧场头胎和二胎305 d产奶量均最高,分别为15 102和15 534 kg;3）AFP可显著影响荷斯坦青年牛头胎和二胎产后首次发情时间和受孕时间（P<0.05）,AFP为14月龄时头胎产后首次发情和受孕情况最优;4）对于产后首配时间,除A牧场头胎AFP为16月龄时产后首次配种时间显著高于AFP为17月龄时（P<0.05）外,其余各组间均无显著性差异（P ≥ 0.05）,并且各组间配种时间相差≤ 5 d;5）通过对A牧场在场牛（2 703头）与淘汰牛（660头）的AFP记录数据分析发现,在场牛的AFP为14.52月龄,显著高于淘汰牛的AFP（P<0.05）。因此,在北方地区现有的生产管理水平下,14月龄可能是荷斯坦青年牛最适宜的初次配种妊娠月龄,这对我国规模化奶牛场选择荷斯坦青年牛适宜的初次配种月龄具有一定参考价值。     

肉牛同期排卵-定时输精技术的应用进展

近年来,中国肉牛产业不断调整优化,母牛存栏量持续增长,但国内可繁殖肉用母牛数量持续减少,母牛受胎率普遍不高,犊牛成活率低,已成为制约肉牛产业发展的瓶颈环节。同期排卵-定时输精技术通过应用生殖激素处理调控母牛发情周期,促进母牛发情,从而提高母牛参配率,在提高母牛繁殖力中得到广泛应用,是当今家畜繁殖技术的一个重大突破。由于中国肉牛养殖集约化程度低,同期排卵-定时输精技术在肉牛上的应用尚未得到广泛重视。不同同期排卵-定时输精处理程序各有特点,在实际应用中影响同期排卵-定时输精程序处理母牛发情配种妊娠率的因素很多,如何对该技术实现进一步优化是当前面临的重大难题。国内外针对于同一生殖激素的不同浓度、不同激素组合及激素注射的间隔时间、激素的替换等做了大量的研究。文章综述了定时输精技术原理、主要程序及国内外肉牛同期排卵-定时输精技术研究进展,以期为建立高效的肉牛同期排卵-定时输精技术体系实现该技术在肉牛产业上的应用提供参考。     

澳洲和牛超数排卵与体内胚胎生产的影响因素研究

旨在研究不同发育阶段（青年和经产牛）、同期方法、促卵泡素（follicle-stimulating hormone,FSH）剂量、超排次数等因素对澳洲和牛供体超数排卵（简称超排）和体内胚胎生产效率的影响。本试验共选用38头青年和牛（16~20月龄）和42头经产和牛（胎次=1）进行超排处理,分别统计每头供体牛回收的总胚胎数、可用胚胎数、不同等级胚胎数以及不可用胚胎数,然后分别根据不同发育阶段、同期方法、FSH剂量以及超排次数对各试验组的超排效率、胚胎生产等数据进行比较分析。结果表明：1）经产牛的超排有效率（（95.46±2.58）%）显著高于青年牛（（77.55±6.02）%）（P<0.05）,胚胎总数（12.30 vs 10.37枚）、可用胚胎数（8.97 vs 7.66枚）、A级胚胎数（3.86 vs 2.50枚）均高于青年牛,但组间差异不显著（P>0.05）;2）超排前不同同期处理方法（自然发情、PG和埋植CIDR）的超排有效率差异不显著,但是自然发情组供体牛头均可用胚胎总数（（11.22±2.33）枚）显著高于PG处理组（（6.09±1.05）枚）（P<0.05）;3）不同剂量FSH可显著影响供体的超排效率和头均不可用胚胎数,青年牛120 mg FSH组的超排有效率（（55.56±17.57）%）显著低于200 mg FSH （（88.00±6.63）%）和220 mg FSH组（（73.33±11.82）%）（P<0.05）,经产牛220 mg FSH组的头均不可用胚胎数（（2.28±0.65）枚）显著低于250 mg FSH组（（5.00±1.38）枚）（P<0.05）;4）超排次数显著影响青年牛超排有效率和经产牛头均不可用胚胎数,青年牛第一次超排有效率（（70.27±7.62）%）显著低于第二次超排有效率（100%）（P<0.05）,经产牛第二次超排回收的不可用胚胎数（（4.44±0.92）枚）显著高于第一次超排（（2.39±0.40）枚）（P<0.05）。因此,在华北地区现有的生产管理水平下,和牛超排供体宜选用经产母牛,超排处理FSH总剂量宜为240 mg,这对和牛体内胚胎高效生产和核心群的建立具有一定的参考价值。     

玻璃化冷冻对哺乳动物MⅡ期卵母细胞表观遗传学的影响

玻璃化冷冻作为一种操作简单、成功率高的细胞保存方式具有诸多优点，广泛应用于农业、医学、生物等领域。但相较于新鲜卵母细胞，玻璃化冷冻后的卵母细胞仍存在许多问题，如玻璃化冷冻后的卵母细胞妊娠率和产活仔率低于新鲜的卵母细胞、基因表达异常等。表观遗传学是研究基因在核苷酸序列不发生改变的情况下基因表达的可遗传变化的一门学科。表观遗传修饰在不改变DNA序列的情况下使基因和环境之间产生相互作用。在体外胚胎生产过程中，外界环境因素会对表观遗传修饰造成影响。作者从表观遗传学方面综述了玻璃化冷冻对哺乳动物MⅡ期卵母细胞DNA和全基因组甲基化、组蛋白甲基化和乙酰化、磷酸化及泛素化、基因印迹、microRNA的影响，以及玻璃化冷冻MⅡ卵母细胞后表观遗传修饰的改变对转录过程中基因的表达影响，为揭示并调控玻璃化冷冻卵母细胞后表观遗传修饰事件、进一步提高玻璃化冷冻后卵母细胞的质量提供参考。     

促卵泡素对体外培养牛卵泡类固醇合成相关基因表达的影响

本研究旨在探究促卵泡素（follicle stimulating hormone,FSH）处理对体外培养的牛有腔卵泡颗粒细胞和膜细胞类固醇激素合成相关基因表达的影响。采集牛卵巢表面直径9~11 mm的有腔卵泡,用含不同浓度FSH的DMEM/F12体外培养牛有腔卵泡24 h。提取卵泡颗粒细胞、膜细胞RNA并反转录成cDNA,利用实时荧光定量PCR检测卵泡颗粒细胞、膜细胞中类固醇激素合成酶基因（CYP11A1、3β-HSD、CYP17A1、CYP19A1、17β-HSD）和促性腺激素受体基因（FSHR、LHR）的表达水平。结果显示,FSH处理上调了颗粒细胞中CYP11A1、3β-HSD和CYP19A1基因表达,其中,25 ng/mL FSH处理极显著上调了CYP11A1基因表达（P<0.01）,10 ng/mL FSH处理显著上调了3β-HSD基因表达（P<0.05）,50 ng/mL FSH处理显著上调了CYP19A1基因表达（P<0.05）;50 ng/mL FSH处理显著或极显著上调了膜细胞中CYP11A1、3β-HSD和CYP17A1基因表达（P<0.05;P<0.01）,但在10和25 ng/mL FSH处理组中CYP11A1、3β-HSD和CYP17A1基因表达显著或极显著下调（P<0.05;P<0.01）。对FSHR、LHR基因研究结果显示,不同浓度FSH处理对颗粒细胞中FSHR、LHR基因的表达均无显著影响（P>0.05）,只有25和50 ng/mL FSH处理显著或极显著上调了膜细胞中LHR基因表达水平（P<0.05;P<0.01）,且不同处理组之间膜细胞中CYP11A1、3β-HSD和CYP17A1基因的表达变化与LHR基因表达变化趋势较一致。结果表明,FSH处理可提高牛有腔卵泡颗粒细胞中CYP11A1、3β-HSD和CYP17A1基因的表达,膜细胞中CYP11A1、3β-HSD和CYP17A1基因对LH的刺激更敏感,FSH可能通过影响LHR基因的表达来调节膜细胞中类固醇合成酶基因的表达。     

采用dCas9-SunTag-DNMT3A技术调控玻璃化冷冻牛卵母细胞IVF囊胚中IGF2R基因甲基化水平

旨在探究dCas9-SunTag-DNMT3A编辑系统对玻璃化冷冻牛卵母细胞IVF囊胚中IGF2R基因甲基化水平及胚胎发育能力的影响,为冷冻卵母细胞/胚胎特定位点DNA甲基化的精确调控奠定基础。本研究将经过体外成熟的牛卵母细胞进行玻璃化冷冻,随后进行体外受精,将受精所得到的原核胚进行dCas9-SunTag-DNMT3A编辑系统的注射,统计并计算卵母细胞的发育情况;通过亚硫酸盐测序的方式检测IGF2R基因启动子的甲基化水平,并利用荧光定量PCR检测IGF2R及相关基因的表达水平。与冷冻组相比,注射不同浓度的dCas9-SunTag-DNMT3A编辑系统后,只有40 ng·μL^-1组显著地提高了玻璃化冷冻卵母细胞IVF后的发育能力(P＜0.05),20和60 ng·μL^-1组间差异不显著(P＞0.05),但40 ng·μL^-1组发育效果仍然显著低于新鲜对照组(P＜0.05);对检测冷冻组、新鲜组、40 ng·μL^-1组IGF2R基因启动子甲基化水平分析发现,40 ng·μL^-1组水平与新鲜组相似,显著高于冷冻组(P＜0.05);荧光定量试验结果显示,40 ng·μL^-1组IGF2R基因mRNA表达水平相较于冷冻组显著降低(P＜0.05),与新鲜组相似。注射40 ng·μL^-1的dCas9-SunTag-DNMT3A甲基化编辑系统能够通过有效升高IGF2R基因启动子甲基化水平(P＜0.05)及显著降低其mRNA表达水平(P＜0.05),来正向调节玻璃化冷冻卵母细胞IVF胚胎的发育情况,提高胚胎发育能力,使得其卵裂率和囊胚率都得到显著提高(P＜0.05),同时促进胚胎发育相关基因的表达。     

引导编辑系统的研究与应用进展

引导编辑系统是基于CRISPR/Cas9系统新开发出的一种基因编辑技术，可以精确实现12种碱基的互换、插入和缺失，并且不需要产生双链断裂和引入外源供体DNA。本文从基因编辑的发展历程、引导编辑系统的组成和特点、引导编辑系统的优化、引导编辑系统在动物和植物研究中的应用、引导编辑系统的设计和脱靶效应等几个方面详细的对引导编辑系统近几年的研究及应用概况进行了综述，为促进科研工作者了解引导编辑系统及进一步推进引导编辑系统在动物和植物科学基础研究和育种方面的应用提供参考。