微流体技术在家畜体外胚胎生产中的应用进展

体外胚胎生产技术是提高良种家畜繁殖效率的关键核心技术之一。然而，由于体内、外环境差异造成的卵母细胞成熟质量差、体外胚胎发育率低等问题严重制约了该技术的产业化应用。微流体技术是利用尺寸为几十到几百微米的微通道精确控制和操纵亚微米结构流体的科学与技术，由于其具有样品消耗少、分析速度快、高通量和高集成化等特点，正广泛应用于化学、医学、生命科学等领域。在家畜体外胚胎生产若干技术环节中，微流体技术显示出巨大的应用前景。本文综述了微流体技术在卵母细胞选择培养、精子分选、体外受精、体外胚胎培养以及配子和胚胎超低温冷冻保存中的应用进展，为提升家畜体外胚胎生产效率提供新思路。     

O-GlcNAc修饰水平变化对牛卵母细胞体外成熟的影响

旨在探究O-β-N-乙酰葡糖胺（O-linked beta-N-acetylglucosamine,O-GlcNAc）修饰水平变化对牛卵母细胞体外成熟的影响。本研究以牛卵母细胞为研究对象,检测O-GlcNAc转移酶（O-GlcNAc transferase,OGT）、O-GlcNAc糖苷酶（O-GlcNAcase,OGA）及O-GlcNAc蛋白在牛体外成熟卵母细胞中的分布;将卵丘-卵母细胞复合体分别在添加4 mmol·L^-1 OGT抑制剂BADGP和100 μmol·L^-1 OGA抑制剂PUGNAc的体外成熟液中进行体外成熟,将未添加组作为对照组,分别统计各组卵母细胞第一极体排出率和体外受精胚胎发育率,并采用荧光定量PCR和Western blot检测O-GlcNAc蛋白、OGT、OGA、GFAT和TXNIP的mRNA和蛋白表达。结果表明,OGT和O-GlcNAc蛋白共定位于牛体外成熟卵母细胞的细胞质和细胞核中,而OGA和O-GlcNAc蛋白共定位于体外成熟卵母细胞的细胞质中,且相对集中在卵母细胞的皮质区。与对照组相比,BADGP处理组和PUGNAc处理组卵母细胞第一极体排出率（（52.8±5.1）%&（60.9±1.9）%vs.（70.8±5.4）%）和体外受精囊胚发育率（（9.6±4.9）%&（10.0±5.8）%vs.（21.5±4.3）%）均显著降低（P<0.05）。BADGP处理显著降低了OGT的表达,使卵母细胞的O-GlcNAc修饰水平发生下调,OGA的表达降低;而在PUGNAc处理组中,卵母细胞OGA的表达显著下调,O-GlcNAc修饰水平升高,OGT的蛋白表达显著减少;抑制OGT显著上调己糖胺生物合成途径关键限速酶GFAT mRNA的表达,而抑制OGA则显著下调GFAT mRNA的表达;此外,O-GlcNAc修饰水平改变显著上调了葡萄糖调控关键因子TXNIP的表达。研究结果表明,O-GlcNAc修饰水平改变会降低牛卵母细胞体外成熟及发育能力,卵母细胞通过反馈调节OGT、OGA、GFAT以及TXNIP的表达,应对O-GlcNAc修饰水平的波动。     

敲低组蛋白甲基转移酶ASH1L基因对牛卵丘细胞表达谱的影响

旨在研究干扰类缺失的、小的、同源异形1(absent,small,or homeotic 1-like,ASH1L)甲基转移酶基因表达对牛卵丘细胞表达谱的影响.本研究采用经过筛选的siRNA干扰牛卵丘细胞中ASH1L基因的表达,分别收集干扰组和对照组细胞(野生型)进行RNA测序及基因差异表达、基因功能、信号通路、可变剪...     

玻璃化冷冻牛GV卵母细胞全基因组甲基化模式初探

旨在研究玻璃化冷冻对牛GV期卵母细胞全基因组甲基化的影响。本研究收集新鲜、玻璃化冷冻的牛GV卵母细胞，采用单细胞全基因组甲基化测序（ScWGBS）技术对新鲜、玻璃化法冷冻牛GV卵母细胞的全基因组甲基化水平进行检测，旨在揭示两者DNA甲基化模式的差异。结果表明，玻璃化冷冻不会对牛GV卵母细胞的全基因甲基化水平造成显著影响。基于基因本体（GO）和信号通路（KEGG）对140个差异甲基化区域（DMRs）进行分析，发现DMRs主要参与细胞发育、细胞骨架组织等功能，主要富集在PI3K-Akt信号通路、GnRH信号通路等，并筛选出与卵母细胞成熟（TSC2）、细胞骨架（NUDC）、细胞活力（MAFK）等相关的基因。上述结果，可为提高GV卵母细胞玻璃化冷冻效率奠定信息基础和研究方向。     

CRISPR/dCas9技术在基因表达调控中的研究进展

CRISPR/dCas9是在CRISPR/Cas9基因编辑系统的基础上改造升级建立起的一种用于调控基因组转录与表观遗传修饰的系统,它不仅继承了CRISPR/Cas9系统的精准性,同时还展现出了良好的作用效果。在该系统中dCas9蛋白保留了Cas9蛋白结合DNA的能力而切割功能不复存在。将dCas9蛋白与不同的激活、抑制效应子域和表观遗传调控酶偶联,可以对基因表达与表观遗传修饰进行精确调控。组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化、DNA甲基化等表观遗传修饰过程是基因表达的基础,对整个生命过程作出了巨大的贡献,同时表观遗传与多种疾病和癌症都存在因果关系,因此以CRISPR/dCas9系统为框架的不同表观遗传修饰系统在人类疾病治疗和癌症研究领域具有重要的研究价值。笔者简要介绍了CRISPR/Cas9系统的发现过程以及作用原理,主要总结了以CRISPR/dCas9系统为框架的不同调控系统在基因表达调控和表观遗传调控中的应用以及优化过程,以期为从事相关领域的科研工作者提供一些参考。     

激素剂量、超排间隔及重复超排次数对和牛重复超排效果的影响

试验旨在探讨激素剂量、超排间隔及重复超排次数对和牛重复超排效果的影响，为建立稳定、高效的和牛供体重复超排方案提供依据。本试验共选取63头15~18月龄的和牛供体母牛进行超排处理，其中17头和牛供体随机分成2组，分别以200、200、200 mg的FSH注射总剂量和200、220、240 mg的FSH注射总剂量进行3次重复超排，每次超排间隔30 d，研究激素剂量对和牛重复超排的影响；24头和牛供体随机分成3组，每组分别以60、45、30 d的超排间隔，每次200 mg的FSH注射总剂量进行3次重复超排，研究超排间隔对和牛重复超排的影响；22头和牛供体采用每次200 mg的FSH注射总剂量进行连续7次重复超排，每次超排间隔30 d，研究重复超排次数对和牛重复超排的影响。结果显示，采用FSH注射总剂量为200、220、240 mg获得的头均胚胎总数和头均可用胚胎数显著高于每次均为200 mg的FSH注射总剂量（P<0.05）；与超排间隔60 d组相比，超排间隔45 d组获得的头均可用胚胎数显著降低（P<0.05），而超排间隔30 d组获得的头均可用胚胎数也降低，但差异不显著（P>0.05）；重复超排在6次以内，获得的头均可用胚胎数无显著差异（P>0.05）。结果表明，注射FSH总剂量为200、220、240 mg连续超排3次的超排效果优于注射FSH总剂量为200、200、200 mg组；超排间隔越长，越有利于母牛生殖道的恢复，获得的可用胚胎数越多，但超排间隔30 d，也可获得良好的超排效果；高强度重复超排以30 d为超排间隔，超排5~6次为宜。     

ASH1L甲基转移酶在牛卵丘细胞中的表达与功能研究

旨在探究缺失、小的、同源异形1（absent，small，or homeotic 1-like，ASH1L）甲基转移酶在牛卵丘细胞中的表达与功能。本研究通过免疫荧光染色在健康母牛卵丘细胞中对ASH1L甲基转移酶进行定位，并分析细胞的组蛋白H3第36位赖氨酸（histone H3 lysine36，H3K36）甲基化修饰模式；合成靶向Ash1L基因的siRNA，对siRNA-1、siRNA-2、siRNA-3及对照组进行荧光定量PCR和蛋白质免疫印迹，筛选有效siRNA；采用荧光定量PCR分析干扰Ash1L表达对处理组及对照组中凋亡相关基因及多梳抑制复合体（polycomb repressive complex 2，PRC2）组成基因的表达水平的影响。结果显示，ASH1L甲基转移酶位于牛卵丘细胞的细胞核中，呈点状分布。成功筛选到能有效干扰牛Ash1L基因的siRNA-2，其干扰效率为60%~70%。将siRNA-2转染卵丘细胞后，该干扰组细胞中H3K36的单甲基化、二甲基化及三甲基化3种甲基化水平均显著低于对照组（P<0.05）；干扰Ash1L导致凋亡相关基因Bax、Bcl-2及caspase-3表达水平显著上调，凋亡基因Bax和caspase-3表达量高于抗凋亡相关基因Bcl-2（1.311和1.179 vs 1.146）；同时，干扰Ash1L基因表达也引起PRC2蛋白亚基EZH2和Suz12基因的mRNA表达量显著升高（P<0.05）。综上所述，本研究探讨了ASH1L甲基转移酶在牛卵丘细胞中的表达和功能，ASH1L在牛卵丘细胞中呈点状分布，且Ash1L基因的抑制导致H3K36me1/2/3水平均显著下降及凋亡基因和PRC2蛋白相关亚基EZH2和Suz12基因表达的升高，为进一步研究其对家畜胚胎的调控作用提供技术和理论基础。     

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。     

CRISPR/Cas9基因编辑技术在家畜育种新材料创制中的研究进展

规律性成簇间隔的短回文重复序列/CRISPR相关蛋白（clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated,CRISPR/Cas）系统是最新一代能对细胞或生物体基因组进行精准编辑的基因工程技术,与前两代基因编辑技术ZFN和TALEN相比,CRISPR/Cas具有应用成本低、适用编辑范围广、打靶效率高、操作简单、可支持多位点操作等诸多优点。近年来,CRISPR/Cas系统尤其是Type II类、A型的CRISPR/Cas9系统已经作为最新一代基因编辑技术被广泛应用于提高家畜繁殖效率、生产性能、抗病性以及动物模型构建等研究中,并创制了一批基因编辑牛羊育种新材料。本文就其发展历程、技术改造和优化最新进展以及在家畜繁殖性状、生产性状和抗病性状等方面的研究应用进行综述,重点介绍了该系统在家畜育种学研究中已取得的最新进展,并就CRISPR/Cas9基因编辑技术在家畜育种应用中现存的问题及其应用前景进行简要论述。