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为评估 MSTN 基因编辑奶牛的繁殖安全性和孕期生理变化,内蒙古大学研究人员对比了 MSTN 基因编辑鲁西牛(MT)和未编辑鲁西牛(WT)孕期生殖器官、激素、血液代谢指标及代谢组学特征。结果显示 MSTN 基因编辑对奶牛繁殖安全无显著影响,为肉牛育种提供了理论依据。
在肉牛养殖领域,母牛的繁殖性能极大地影响着养殖效益。母牛漫长的繁殖周期、较长的产犊间隔以及典型的单胎特性,严重限制了经济效益的提升。同时,基因编辑技术虽为肉牛品种改良带来新契机,但 MSTN 基因编辑动物的繁殖性能和孕期状态却鲜见报道。在此背景下,内蒙古大学的研究人员开展了一项极具意义的研究,其成果发表于《BMC Veterinary Research》,为肉牛育种领域提供了关键的理论支撑。
研究人员采用了多种关键技术方法。实验动物选取来自内蒙古大学肉牛育种基地的 MT 和 WT 鲁西牛,均为 2 - 2.5 岁、未生育、健康且能正常发情的母牛。运用 CRISPR - Cas9 基因编辑技术获得 MT 牛,通过 B 超测量卵巢和子宫大小,特制骨盆测量仪测定骨盆尺寸。利用干化学分析仪检测血液生理生化指标,ELISA 试剂盒测定血清 P4 和 E2 水平,同时进行血液代谢组学分析,并运用多种软件对数据进行处理和筛选。
研究结果如下:
- 生殖性状分析:MT 牛的发情率、妊娠率、产犊率和犊牛存活率略低于 WT 牛,难产率略高,但差异均不显著(P>0.05)。MT 牛卵巢和子宫稍小于 WT 牛,右侧卵巢厚度显著低于 WT 牛;不过,MT 牛骨盆高度、宽度和面积显著大于 WT 牛,犊牛出生体重也更高,骨盆面积与犊牛出生体重比虽更高但差异不显著。
- 不同孕期血液生理生化指标比较:MT 牛和 WT 牛在葡萄糖、脂质、蛋白质代谢及健康指标上存在差异。MT 牛葡萄糖代谢增强,脂质合成能力下降。例如,孕期血液中葡萄糖(Glu)、乳酸(LA)和乳酸脱氢酶(LDH)水平先升后降,MT 牛 Glu 水平较低、LA 水平较高;脂质代谢指标中,MT 牛在妊娠前期甘油三酯(TG)和胆固醇(CHO)水平较高,中后期较低。
- MT 和 WT 牛血清生殖激素水平:ELISA 检测显示,MT 牛血清 E2 水平低于 WT 牛,P4 水平高于 WT 牛,且随着孕期推进,二者血清中 E2 和 P4 水平均升高。
- MT 和 WT 牛血液代谢组学分析:代谢组学分析表明,MT 和 WT 牛在非妊娠期和妊娠期血液代谢物存在显著差异。不同孕期差异代谢物涉及脂肪酸生物合成、色氨酸和苯丙氨酸代谢、蛋白质消化吸收等途径,这意味着 MT 牛孕期蛋白质代谢能力更强,但色氨酸代谢水平降低。
研究结论和讨论部分指出,MSTN 基因编辑对鲁西牛的繁殖安全无显著影响。虽然 MT 牛难产率略高,可能与基因编辑导致骨盆肌肉量增加影响分娩时骨盆扩张有关,但整体生殖潜力未受不利影响。MT 牛在孕期展现出独特的代谢特征,葡萄糖代谢增加、脂质合成减少、蛋白质合成能力增强、色氨酸代谢降低。这些发现为 MSTN 基因编辑技术在肉牛养殖行业的广泛应用提供了重要科学依据。不过,研究也存在一定局限性,样本来源相对集中,后续可扩大样本规模并检测不同地区 MT 牛的繁殖性状,进一步完善相关研究。