高通量SNP芯片在牛体外早期胚胎染色体质量鉴定中的初步应用

旨在基于高通量SNP芯片建立一种可评估牛早期胚胎染色体质量和生产性能的方法,为胚胎牛育种提供技术支撑。本研究通过胚胎切割技术分别对荷斯坦奶牛体内囊胚（n=27）、体外囊胚（n=21）、体外2细胞胚胎（n=6）和8细胞胚胎（n=5）进行切割取样并统计发育率,其中体内囊胚组分为1/2体内胚组（切取半个胚胎）和体内滋养层（trophoblast cells,TE）组（切取体内胚胎少量TE）,体外囊胚组、体外2和8细胞胚胎分别为体外TE组（切取体外胚胎少量TE）、体外2细胞（切取体外2细胞胚胎的1个卵裂球）和8细胞组（切取体外8细胞胚胎的1个卵裂球）。切割取样后进行全基因组扩增（whole-genome amplification,WGA）,对扩增成功且DNA量大于1 000 ng的样品进行SNP芯片检测,芯片检出率大于90%的进行生产性能评估,低于90%的进行染色体片段缺失分析和数据填充。结果显示：1）切割部分TE后,体内TE组剩余部分和体外TE组剩余部分继续培养24 h后的发育率分别为（94.4±5.6）%和（90.5±6.6）%,而1/2体内胚组剩余部分的发育率显著降低,仅为（22.2±14.7）%。2）1/2体内胚组和体外2细胞组扩增成功率为100%,而体内TE组、体外TE组和体外8细胞组扩增的成功率分别为（94.4±5.6）%、（76.2±9.5）%和（60.0±24.5）%;与1/2体内胚组相比,体内TE组和体外TE组经WGA后DNA量均显著下降（P < 0.05）,且体外TE组扩增后DNA量显著低于体内TE组（P<0.05）。3）相较于1/2体内胚组（91.2±1.6）%,体内TE组（76.7±15.2）%、体外TE组（74.3±9.6）%、体外2细胞组（76.1±6.9）%、体外8细胞组（61.2±19.0）%芯片检出率均显著下降（P<0.05）,且检出率均低于90%。4）以至少连续7个SNPs缺失作为染色体片段缺失筛选标准,体外TE组和体内TE组分别筛选到188个和388个染色体缺失片段,相应的缺失片段各包括46和48个基因;GO和KEGG富集分析结果显示,体外TE组缺失基因主要与细胞骨架和细胞分化相关,而体内TE组缺失基因则主要与细胞物质分泌和运输相关。5）在64 958个SNPs填充位点中52 334个SNPs填充位点的填充准确性（R²）在0.99～1之间且填充准确性为91%,说明填充的准确率较高,育种值估计显示,体外TE组生产性能低于体内TE组。综上,利用胚胎切割、单细胞基因组扩增和基因组芯片可在微创的前提下,实现对植入前早期胚胎染色体质量和生产性能的评估。同时,体内外胚胎染色体缺失片段对比分析发现体外发育过程中细胞骨架等基因异常表达可能是导致体外胚胎质量差的原因之一。