组蛋白修饰对家畜胚胎植入的调控机制及其在繁殖效率提升中的应用研究

本研究系统阐述了组蛋白修饰（如甲基化H3K4me3/H3K27me3、乙酰化等）通过调控胚胎激活、子宫内膜容受性和蜕膜化影响家畜胚胎植入的关键机制。研究人员整合单胚胎表观组技术（WOW-CAT、TACIT）和跨物种保守性分析，揭示了组蛋白修饰酶对繁殖效率的调控作用，为减少胚胎损失和优化畜牧生产提供了新策略。

　　

胚胎植入是决定哺乳动物繁殖成功率的关键环节，在畜牧生产中，即便微小的胚胎损失率变化都可能造成巨大经济损失。然而，这一过程涉及复杂的表观遗传调控机制，尤其是组蛋白修饰（histone modifications）如何动态调控胚胎-子宫内膜互作，长期以来缺乏系统研究。

中国农业科学院相关团队在《Toxicology Reports》发表的研究，首次从表观遗传学视角揭示了组蛋白修饰对家畜胚胎植入的三重调控机制。研究人员运用单胚胎全基因组组蛋白修饰分析技术（WOW-CAT）、多维表观图谱构建技术（TACIT/CoTACIT）以及跨物种比较分析，系统解析了从受精卵到囊胚发育过程中H3K4me3、H3K27me3等关键修饰的动态变化规律。

关键技术包括：1）单胚胎分辨率表观组学技术追踪组蛋白修饰动态；2）牛/人类保守性机制分析；3）核移植胚胎模型验证。样本来源于牛、猪等家畜的早期胚胎和子宫内膜组织。

【胚胎植入】部分阐明，组蛋白修饰通过协调胚胎发育潜能与子宫内膜同步化，调控植入"时间窗"。研究发现H3K27me3重编程异常会导致牛体细胞核移植胚胎的植入失败率升高。

【组蛋白修饰】章节详细解析了甲基化/乙酰化修饰的"分子开关"功能。例如H3K4me3在胚胎基因组激活（EGA）阶段特异性富集于多能性基因启动子区，而H3K27me3则通过抑制分化相关基因维持胚胎干细胞特性。

【调控机制】部分揭示：1）组蛋白去乙酰化酶（HDAC）通过调控白血病抑制因子（LIF）通路影响子宫内膜容受性；2）KDM5B介导的H3K4me3去甲基化对猪胚胎滋养层分化至关重要；3）组蛋白乳酸化（lactylation）作为新型修饰参与蜕膜化过程。

结论指出，组蛋白修饰通过"修饰酶-靶基因-信号通路"三级网络精确调控植入过程。该研究不仅为提升牛/猪等家畜繁殖效率提供了表观遗传干预靶点（如HDAC抑制剂应用），其建立的单胚胎表观分析技术体系更为生殖医学研究提供了方法论范式。研究获得国家重点研发计划（2021YFF1000602）和陕西省重点研发计划（2022ZDLNY01-04）支持。