CRISPR/Cas9介导CMAH基因敲除猪创制及繁育分析

N-羟乙酰神经氨酸(N-acetylneuraminic acid,Neu5Gc)是引起异种移植排斥反应的重要非半乳糖抗原,由单磷酸胞嘧啶-N-乙酰神经氨酸羟化酶(cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase,CMAH)催化生成。本研究以α-1,3-半乳糖基转移酶基因(α-1,3-galactosyltransferase,GGTA1)敲除猪为基础,利用CRISPR/Cas9制备CMAH基因敲除(CMAH~(-/-))巴马小型猪(Sus scrofa),并评估其健康及繁育状况。针对猪CMAH基因设计单链导向RNA(single guide RNA,sgRNA)并进行效率验证,敲除效率较高的CMAH-g1电转染巴马猪耳成纤维细胞(ear fibroblasts of Bama mini pigs,BMEF),鉴定为阳性的细胞作为核供体,利用体细胞核移植技术制备CMAH~(-/-)猪。提取仔猪基因组DNA,PCR测序确定突变类型;用Anti-Neu5Gc抗体进行免疫荧光检测确定仔猪器官Neu5Gc表达情况。采集4月龄CMAH~(-/-)巴马猪血液检测其生理指标;CMAH~(-/-)巴马公猪6月龄性成熟后配种,以母猪的产仔数评价CMAH~(-/-)公猪的繁育能力。结果成功获得CMAH~(-/-)巴马猪,有-2 bp/-2 bp和-1 bp/-1 bp共2种纯合敲除类型。免疫荧光检测结果显示在CMAH~(-/-)猪器官表面未检到Neu5Gc表达,表明CMAH基因被敲除。与野生型(wild type,WT)相比,CMAH~(-/-)猪血常规和血生化无显著差异,与CMAH~(-/-)公猪配种的母猪产仔数正常。本研究利用CRISPR/Cas9技术制备了GGTA1/CMAH基因敲除猪,健康状况和繁育能力正常,该猪可为进一步降低异种器官移植急性排斥反应提供低免疫原性供体。     

ZBED6基因对巴马香猪脾发育的作用机制分析

ZBED6基因作为一个转录因子,能够与IGF2结合进而调节肌肉的生长发育。但其在脾生长发育中的作用尚不清楚,本研究利用RNA-seq测序技术比较ZBED6基因敲除巴马香猪（ZBED6-KO）和同日龄野生型巴马香猪（WT）的脾组织转录组,探究ZBED6基因对巴马香猪脾组织的发育影响。利用t检验对ZBED6-KO猪和WT猪脾组织大小的表型差异及ZBED6直接调控的靶基因IGF2的表达量进行显著性分析。提取ZBED6-KO猪和WT猪脾组织的总RNA,在Illumina Hiseq 2500平台进行RNA-seq分析。以猪Sus scrofa11.1为参考基因组,用转录组分析的标准流程筛选ZBED6-KO猪和WT猪脾组织中的差异表达基因。用DAVID在线网站对差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。然后,随机选取7个差异表达的基因,利用实时荧光定量PCR技术验证测序结果的准确性与可靠性。结果显示,与WT猪相比,ZBED6-KO猪脾的重量和IGF2基因表达量均显著增加（P<0.05）,表明ZBED6基因的敲除对巴马香猪脾组织的生长发育有一定的促进作用。测序结果显示,各样本至少获得4G的数据量,每个样本的Clean Ratio及Q30比率均在90%以上,83.94%以上的reads可比对在猪的参考基因组上,表明测序数据质量良好,真实可靠;对测序数据进行转录组分析,共筛选到161个差异表达基因,其中上调基因90个,下调基因71个;差异表达基因的层次聚类分析显示,ZBED6-KO猪的3个个体（spleen1、spleen3、spleen6）的表达模式相似,WT的3个个体（spleen2、spleen4、spleen5）的表达模式相似,进一步证明测序数据的准确可靠;GO和KEGG富集分析中,富集到10条显著的GO条目以及5条显著的信号通路,2条与肌肉发育相关的通路;实时荧光定量PCR试验随机检测7个差异表达基因的表达模式与RNA-seq分析结果相一致,证实了测序数据的可靠性。以巴马香猪为模型,利用RNA-seq技术研究ZBED6基因的敲除对中国地方猪脾发育的作用影响,为挖掘ZBED6基因的更多功能提供了基础。     

Scriptaid处理可提高近交系五指山猪克隆胚胎的发育能力和克隆效率

为探讨一种新型低毒的组蛋白去乙酰化酶抑制剂Scriptaid处理克隆胚胎时对其发育能力和克隆效率的影响,本研究以近交系五指山小型猪胎儿成纤维细胞为供体细胞进行体细胞核移植构建重构胚胎,重构胚胎激活后培养在添加Scriptaid不同浓度（0～300nmol/L）的胚胎培养液中培养不同的时间（0～36h）,观察克隆胚胎的卵裂率和囊胚率,评价克隆胚胎体外的发育能力。实验结果发现100nmol/L Scriptaid处理24h组克隆胚胎的囊胚发育率（30.4%）较对照组（17.5%）显著提高,P〈0.05。将100nmol/L Scriptaid处理24h组克隆胚胎和对照组胚胎分别移植到4头受体母猪中,进一步观察其体内的发育能力。处理组克隆胚胎的受体在平均窝产仔数和克隆效率（分别为5头,2.4%）均显著高于对照组（分别为1.5头,0.7%）,P〈0.05。以上结果表明,100nmol/L Scriptaid处理24h近交系五指山小型猪克隆胚胎,有利于提高克隆胚胎的发育能力和克隆效率。     

用猪骨髓间充质干细胞为供体生产猪的转基因胚胎

以pEGFP-N 1质粒,通过电转染的方法转染了猪骨髓间充质干细胞,经过G 418筛选,获得了阳性细胞克隆。以转染的猪骨髓间充质干细胞与体外成熟(in v itro m aturation,IVM)的卵母细胞构建克隆胚。结果表明:通过体细胞核移植技术,猪骨髓间充质干细胞可以有效地生产转基因囊胚,并且绿色荧光蛋白可用于转基因胚胎的筛选。     

猪前脂肪细胞为核供体生产表达绿色荧光蛋白的转基因克隆胚胎

分离培养了成年猪前脂肪原代细胞，并对前脂肪细胞向成熟脂肪细胞进行诱导分化，油红O染色法鉴定了脂肪细胞。利用脂质体介导的方法将质粒pEGFP—N1转染前脂肪细胞，经过G418筛选获得了阳性细胞株。然后分别以前脂肪细胞、转绿色荧光蛋白（GFP）前脂肪细胞及胎儿成纤维细胞为核供体进行体细胞核移植，结果表明：前脂肪细胞（8．8％）和胎儿成纤维细胞（8．3％）的囊胚发育率无显差异著（P〉0．05）；与前脂肪细胞相比，转基因前脂肪细胞的囊胚发育率降低，但差异不显著（3．7％ vs．8．8％，P〉0．05）。前脂肪细胞为核供体生产转基因克隆胚胎，能够获得转基因囊胚。虽然囊胚发育率不高，但为生产脂肪细胞转基因克隆猪奠定了基础。     

五指山猪种质特性及开发利用研究

历时近20年，对濒临灭绝的五指山猪（WZSP）进行异地保种繁育、种质测定、实验化培育、分子遗传学等基础性研究。目前已培育成为世界上少有的小型猪近交群体，发现有诸多特异性。结果表明，WZSP是理想的实验动物模型和人类疾病的“替难者”，并将在异种器官移植研究和应用中发挥独特作用。     

体细胞核移植生产转ω-3脂肪酸去饱和酶基因(sFat-1)的猪胚胎

本研究通过脂质体介导的方法将来源于线虫C.Briggsae的ω-3脂肪酸去饱和酶基因（sFat-1）转染至大白猪胎儿成纤维细胞。采用600μg&#183;mL^-1G418药物浓度,经连续10 d筛选及PCR、RT-PCR鉴定,获得11个转基因阳性细胞克隆。以体外成熟42 h的猪卵母细胞与转基因细胞构建重构胚。经体外培养后观察,转基因克隆胚胎与非转基因胚胎的卵裂率（76.6%&#177;4.1%vs.81.6%&#177;3.1%）和囊胚率（10%&#177;1.97%vs.9.7%&#177;1.4%）均无显著差异（P〉0.05）。采用放线菌酮进行化学二次激活时,胚胎的囊胚率显著高于采用电二次激活胚胎（20.6%&#177;0.89%vs.10%&#177;1.97%,P〈0.05）,但二者的卵裂率并无显著差异（72.4%&#177;4.96%vs.76.6%&#177;4.1%,P〉0.05）。研究表明,通过脂质体介导的方法,可以获得转sFat-1基因大白猪胎儿成纤维细胞系;以该细胞系为核供体构建的转基因克隆胚胎与非转基因克隆胚胎的发育能力无显著差异;二次激活采用放线菌酮进行化学激活能够显著提高胚胎的囊胚发育率。     

运输温度与时间对猪孤雌胚胎发育的影响

[目的]比较不同运输温度与时间对猪孤雌胚胎发育的影响,确立猪克隆胚胎的最佳运输温度与时间。[方法]研究不同温度（37、38、39℃）对孤雌胚胎卵裂率、囊胚率的影响;不同时间（2、3、4h）对孤雌胚胎卵裂率、囊胚率的影响。[结果]培养3h后,在39℃运输时,孤雌胚胎的卵裂率和囊胚率与37℃、38℃的卵裂率和囊胚率相比,差异显著（P〈0．05）;培养3h后,孤雌胚胎的卵裂率和囊胚率与培养2h、4h的卵裂率和囊胚率相比,差异显著（P〈0．05）。[结论]在39℃,3h内进行孤雌胚胎的运输,能获得较高的卵裂率、囊胚率。     

实施林业外资项目的启示

丰都县自1995年以来，已先后组织实施了世界银行贷款中国森林资源发展和保护项目多功能防护林工程建设和中德合作重庆造林项目。世界银行贷款“中国森林资源发展和保护项目”丰都县多功能防护林示范工程完成工程建设合格面积8552．15公顷，占总体设计规模8400公顷的101．8％；中德合作造林项目到2004年春，已完成项目建设任务6964．3公顷。占总计划任务6963．7公顷的100％。我们通过参加项目的实施，得到了一些体会与启发：