动物基因组定点整合转基因技术研究进展

传统转基因技术,如显微注射、转座子、慢病毒转染等将目的基因插入基因组内的整合方式是随机的,这些随机整合对后期转基因动物品系组建和育种带来诸多不利,因此有研究人员提出了定点整合转基因技术。目前该技术的定点整合效率非常低,主要取决于两个方面:一是靶位点产生DNA双链断裂(double-strand break,DSB)的效率;二是断裂后的靶位点与携带同源臂及外源基因的供体质粒发生同源重组的效率,其中同源重组修复(homologous recombination repair,HDR)是基因组定点整合最为依赖的修复机制。靶位点产生DSB后,机体的DNA修复既可能发生HDR,也可能发生非同源末端连接(nonhomologous end joining,NHEJ),并且两者之间存在竞争关系,因此激活HDR或抑制NEHJ都可提高定点整合转基因的效率。本文结合影响定点整合的因素,对提高定点整合效率最新探索方面进行了综述。

基因组选择技术在农业动物育种中的应用

基因组选择(genomic selection,GS)是畜禽经济性状遗传改良的重要方法。随着高密度SNP芯片和二代测序价格的下降,GS技术越来越多被应用于奶牛、猪、鸡等农业动物育种中。然而,降低全基因组SNP分型成本、提高基因组育种值(genomic estimated breeding value,GEBV)估计准确性仍然是GS研究的主要难题。本文从全基因组SNP分型策略和GEBV估计模型两个方面进行了综述,并对目前GS技术在主要畜禽品种中的应用现状进行了介绍,以期为GS在农业动物育种中的深入开展提供借鉴和参考。

基因编辑技术在猪遗传育种中的研究进展

基因编辑是针对基因组特定的靶点序列,利用人工特异性核酸酶对靶点序列进行编辑(基因敲除、插入、替换等修饰)的技术。基因编辑技术广泛应用于生物医学研究以及农业遗传育种改良。猪作为重要的农业经济动物,是养殖最为广泛的肉用型家畜,随着人类物质需求的提高,现代养殖业需要培育更多具有优良经济性状、适应人们多样化需求的新品种。利用基因编辑技术提高猪的生产性能、抗逆性能和抗病性能是未来生猪种业发展的重要方向。本文综述了基因编辑猪在畜牧业遗传育种领域的研究进展,并展望了该领域当前面临的挑战和未来发展方向。

基因修饰技术在猪抗病育种中的应用研究进展

以转基因和基因编辑为代表的动物基因修饰技术可以便捷、快速地对动物进行特定的基因改造,使动物获得可遗传的改良性状。基因修饰技术已成功应用于提升农业动物的产肉量、改良肉质、减轻环境污染、增强抗病性和抗逆性等方面。作为传统选择性育种的难点——抗病育种,基因修饰技术的应用具有较大的优势和应用前景。采用基因修饰策略表达病毒抗性基因或敲除病毒感染宿主的关键蛋白基因,都可以便捷地赋予动物对特定病毒的抗性,为抗病品种的培育提供有价值的育种新材料。本文综述了目前转基因技术及基因编辑技术在猪抗病育种中的研究进展,讨论了转基因和基因编辑技术在转化应用中可能存在的问题及解决方案,为我国生猪抗病育种研究提供一定参考。

羧化不全骨钙素与雄性动物生殖关系研究进展

骨钙素(OCN)是一种由成骨细胞分泌的多肽类激素,有羧化和未完全羧化两种结构。现已证明OCN是通过其体内代谢活性形式羧化不全骨钙素(uOCN)在体内多个系统发挥内分泌功能,例如它对葡萄糖和能量代谢、雄性动物生殖能力和大脑生长发育等均具有调控作用。研究表明uOCN可以通过胰岛素、维生素D介导途径和下丘脑-垂体-性腺轴促进动物睾丸间质细胞生成并分泌睾酮,从而提升雄性动物的生殖能力。因此,对uOCN与雄性动物生殖关系进行综述可为更进一步研究提供参考,不仅有助于研究如何提升雄性动物生殖能力,还可以避免滥用药物对动物自身造成的伤害。本文主要围绕OCN的产生、OCN的结构和OCN有利于睾丸间质细胞产生睾酮的功能及其相关机制进行综述,旨在为人类与动物的生殖健康提供参考。

25-羟基胆钙化醇在雄性动物生殖中的研究进展

25-羟基胆钙化醇是维生素D_(3)经肝胆羟化后的代谢产物,被称为活性维生素D_(3)。维生素D不仅在调节钙磷代谢中起重要作用,而且对动物体内激素合成及动物生殖也有显著影响。作为维生素D在体内的主要代谢产物,25-羟基胆钙化醇在雄性动物生殖方面的作用逐渐引起重视。该文主要就25-羟基胆钙化醇与维生素D的关系、通过相关代谢酶和受体发挥作用、调控雄激素合成和分泌以及提高精液质量等方面进行综述,旨在揭示25-羟基胆钙化醇提高雄性动物生殖能力的机制,为推进其在畜牧业生产中的应用提供依据。

农业院校动物科学专业《生物统计附试验设计》课程的教学改革与思考

尽管多个课程教学实践证明慕课堂能有效的提升教学效果,但《生物统计附试验设计》尚无利用慕课堂的教学探索和实践案例。本文介绍基于慕课堂的《生物统计附试验设计》教学设计,以及利用慕课堂开展实时签到考勤、随堂练习、随机点名提问、问卷调查和主题讨论等多种教学活动的情况,并对这些教学活动是否提升教学质量和效果做了问卷调查与分析,以期为《生物统计附试验设计》的教学改革提供参考,提升《生物统计附试验设计》的教学效果。

家畜定时输精技术研究进展与应用现状

随着人工授精技术在畜牧业中的广泛应用,优秀种公畜的利用率得到了极大提高。而人工授精成功的关键是输精的准确性和及时性,因此如何准确预测排卵时间及输精时间是提高人工授精效果的重要途径,也是当前畜牧工作者高度关注的问题。家畜的发情排卵受到体内生殖激素的精密调控,定时输精技术就是在利用生殖激素进行同期发情、同期排卵的基础上,通过调控母畜的发情和排卵来确定人工输精的最佳时间,以期达到提高家畜繁殖性能、减少发情鉴定工作量和促进养殖场批次化管理的目的。作者综述了家畜定时输精的原理及当前的应用现状,同时对其发展前景进行了展望,以期为畜牧业繁殖新技术的研究和应用提供参考依据。

转基因猪技术及其在农业上的应用

转基因猪技术不仅可用于猪的育种,还可应用于生物医药领域。该技术对养猪业生产水平的提高和人类健康的改善均有重要的应用价值。本文从转基因猪制备所需的显微操作技术和介导外源基因整合方法两方面对转基因猪技术的研究进展进行综述,并简要概括转基因猪技术在农业领域的应用现状。

动物源抗菌肽的研究进展

抗菌肽作为生物体内一类具有广谱抗菌活性的多肽是宿主非特异性防御系统的重要组成,在动物体先天性免疫系统中发挥着不可或缺的作用。抗菌肽不仅具有抗细菌、真菌、病毒等病原微生物及抗肿瘤作用,同时又具有不易产生耐药性等优点,被普遍认为是抗生素的理想替代品,在生物医药、农业等领域有着重要的应用价值。文章综述了动物源抗菌肽的作用机制和分类情况,重点介绍了哺乳动物中已发现的抗菌肽及其研究和应用情况,并对其未来应用前景进行了分析展望。

哺乳动物乳腺发育调控机制的研究进展

乳腺是哺乳动物特有器官之一,其发育可分为胚胎期、青春期、妊娠期、哺乳期和退化期共5个阶段,发育过程主要受激素、生长因子及细胞因子等调控。乳腺发育主要在出生后,青春期经生长激素(growth hormone,GH)、雌激素(estrogen,E)和胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1,IGF1)等调控启动分支形态发生;妊娠期及哺乳期由孕激素(progesterone,P)和催乳素(prolactin,PRL)共同作用产生腺泡并分泌乳汁;退化期则由断奶启动退化过程,腺体重塑至妊娠前状态。乳腺功能主要是通过产生和分泌乳汁以维持初生幼畜正常发育,研究乳腺发育调控机制对畜牧生产具有重要意义。本文以小鼠为例介绍其乳腺发育过程及发育调控机制,并阐述研究乳腺发育及人工调控乳腺发育对畜牧生产的深刻意义,为后期进一步研究乳腺发育和初乳形成提供一定理论参考。

催乳素及血管抑制素对哺乳动物卵泡发育的调控作用研究进展

哺乳动物卵泡发育主要受到卵巢轴生殖激素的调控。催乳素(PRL)作为经典的生殖激素可通过内分泌途径调控卵泡发育,也可以作为细胞因子对卵泡发育起局部调控作用。高水平的PRL能够抑制促性腺激素释放激素(GnRH)和黄体生成素(LH)等激素分泌,从而抑制卵泡发育。近期研究表明,PRL具有促进血管发生的功能,对有腔卵泡发育具有促进作用;而PRL经组织蛋白酶(CTSD、BMP-1和MMPs)裂解可产生血管抑制素(Vi),PRL/Vi的相对水平对血管发生起到重要影响。本文主要对PRL及Vi的结构、分泌、作用机制及其在哺乳动物卵泡发育过程中可能的调节作用进行综述,可为探究动物卵泡发育的调控机制提供参考。

哺乳动物体细胞核移植表观遗传重编程研究进展

体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)是唯一能赋予体细胞基因组全能性的生殖工程技术,对动物种质资源保存、畜牧业发展和生物医学研究等具有重大意义。尽管该技术已经取得了许多研究进展,但哺乳动物克隆胚胎的发育效率依然很低,严重限制其在畜牧业和生物医学上的应用。导致克隆胚胎发育效率低的主要原因是体细胞重编程错误或重编程不完全,主要表现为:印记基因Xist表达异常、DNA甲基化异常,组蛋白修饰异常等。本文简要介绍了体细胞核移植技术,系统总结了哺乳动物克隆胚胎发育效率低的主要影响因素,以期为提升体细胞克隆效率相关研究与实践提供理论参考。

大动物精原干细胞研究进展

精原干细胞是存在于雄性动物睾丸内曲细精管基底膜上的生殖系干细胞。精原干细胞一方面通过自我更新来维持其在整个生命周期中自身群体的数量稳定,另一方面可以在精子发生过程中不断地分化成为各个阶段的生殖细胞并最终形成精子,从而将亲代携带的遗传信息传递给子代。目前在体外条件下可以进行精原干细胞的长期培养,并将其诱导分化为各级生精细胞。虽然对啮齿类动物精原干细胞的研究较为成熟,但是对大动物精原干细胞的研究进展较为缓慢。大动物精原干细胞的研究对了解人类相关生理机制和疾病至关重要,并且猪、牛和羊等农业动物的精原干细胞的研究为优良种畜扩繁和制备具有重要经济价值的基因修饰家畜提供新的手段。本文在介绍精原干细胞的特征基础上,重点综述了大动物精原干细胞的研究进展,探讨了目前研究中面临的主要问题和其未来应用前景,以期为动物新型替代繁殖技术、转基因动物制备、治疗雄性不育以及服务于再生医学提供新思路、新方法。

猪精液冷冻保存技术研究进展

目前,中国生猪养殖主要利用新鲜精液人工授精繁殖为主,但鲜精体外保存时间较短且精子质量下降较快,极大地影响了公猪精液的利用效率。为了降低冷冻过程中猪精子损伤、提高精子解冻后活力和受精能力,国内外科研工作者对精液稀释液、解冻剂、冷冻程序等方面进行了深入探索并取得了突破性进展。该文主要介绍了猪精液冷冻保存技术的发展简况、影响猪精液冷冻过程精子质量的因素、猪精液稀释液的机理,综述了猪精液冷冻保存的研究进展,旨在为相关研究以及生产实际应用提供理论参考。

提高CRISPR/Cas9介导的动物基因组精确插入效率研究进展

基因编辑技术是指通过人为方式在基因组插入、缺失或替换特定碱基,对遗传物质进行精确修饰和定向编辑的一种技术。近年来,锌指核酸内切酶(zinc-finger endonuclease, ZFN)、类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease, TALEN)、成簇规律间隔短回文重复序列及其相关系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9, CRISPR/Cas9)等基因编辑技术的出现,使特异性靶向修饰动物基因组序列成为可能。虽然利用CRISPR/Cas9等基因编辑工具可以在细胞基因组高效产生双链断裂(double-strand breaks, DSB),但利用同源定向修复(homology directed repair, HDR)介导的精确插入(knock in, KI)效率却十分低下。本文结合当前基因编辑技术的发展现状,对目前提高CRISPR/Cas9介导的动物基因组KI策略进行了综述,以期为人类疾病模型制备、基因治疗和家畜遗传改良等提供借鉴。

重组促卵泡激素在哺乳动物辅助生殖中的应用研究进展

垂体促卵泡激素(FSH)是卵泡生长发育、颗粒细胞增殖及类固醇合成、精子生成等生殖生理活动必需的糖蛋白激素(GPH),在人类和动物辅助生殖中扮演着非常重要的角色。天然FSH的半衰期很短,单次使用的有效血药浓度远不足以维持哺乳动物的卵泡周期,并且天然FSH的来源越来越受限。因此,重组FSH(rFSH)药物的开发迫在眉睫,rFSH不仅有助于提高繁殖效率,还可减少频繁给药给人类医学临床患者带来的精神压力和给动物造成的应激。本文主要针对近几年国内外rFSH的研究,如FSH的糖基化修饰、新生儿可结晶片段(Fc)受体(FcRn)介导及聚乙二醇(PEG)化,以及其对雌性卵巢调控功能进行综述,旨在为人类与动物的辅助生殖提供参考。

母猪定时输精技术研究进展

母猪定时输精(Fixed-Time Artificial Insemination,FTAI)是一项利用生殖激素控制母猪发情排卵以便在固定时间对母猪进行人工授精的繁殖技术。目前,有关FTAI技术的研究较多,但FTAI技术引入我国的时间较短,国内对FTAI方案的选择比较单一,且在实际应用过程中影响FTAI效果的因素较多,如不同激素组合的FTAI方案导致效果差异以及输精次数、高温季节导致的母猪热应激等问题,还需深入研究和完善。本文综述了当前国内主要使用的FTAI程序,国内外不同激素组合的FTAI方案与季节对参与FTAI程序母猪繁殖性能影响的研究进展,以及激素处理对母猪机体影响的研究现状,以期对生猪业发展提供参考。

前列腺素F_(2α)及其类似物对哺乳动物生殖影响的研究进展

前列腺素F_(2α)(prostaglandin F_(2α),PGF_(2α))是一种黄体溶解因子,广泛用于母猪的同期发情和分娩启动。近年来还陆续发现PGF_(2α)的新功能,内源性PGF_(2α)可作为哺乳动物的妊娠识别信号,与胎体和子宫内膜PGF_(2α)受体(PGF_(2α)receptor,FP)结合,启动下游信号通路,对早期胚胎发育、着床、妊娠维持发挥重要作用,缺乏或合成不足会导致妊娠中断或流产。鉴于PGF_(2α)对母畜繁殖活动的促进作用,兽药中心研发了多种PGF_(2α)药物,如氯前列醇钠、地诺前列腺素F_(2α)等,被广泛用来启动分娩和促进发情。根据氯前列醇钠的旋光性,可分为D-型和L-型两种对映体,其中D-型结构是氯前列醇钠的主要活性成分。外源性PGF_(2α)药物不仅可以诱导母猪同期发情与同步分娩、促进产后健康,提高断奶母猪发情率,还可以改善母猪泌乳力与初乳质量,提高仔猪活力等生产性状。作者综述了近几年国内外PGF_(2α)的研究进展,包括PGF_(2α)对周期黄体的双重作用,PGF_(2α)对早期胚胎的发育、着床、分娩的影响,PGF_(2α)对母猪泌乳力及仔猪活力等方面的重要作用等,同时也综述了几种PGF_(2α)及其类似物对母畜繁殖性能等方面的影响,旨在为PGF_(2α)及其类似物的合理运用提供依据。

外泌体在哺乳动物胚胎附植中的作用研究进展

外泌体的分泌是不同类型的细胞间信息交流的一种重要方法,近几年发现外泌体在胚胎附植中介导胚胎与母体的信息交流起重要作用。本文综述了外泌体的主要释放机制和分离鉴定方法、子宫内膜细胞和胚胎来源的外泌体在哺乳动物中调节胚胎附植的重要作用,为提高动物胚胎附植的成功率提供新依据,也为人类体外受精、辅助生殖技术的改进提供参考资料。