青藏高原牦牛遗传资源保护和利用:问题与展望

牦牛是青藏高原牧民生产生活中必不可少的特有家畜,对青藏高原区域经济发展与生态文明建设具有不可替代的重要意义。近年来,随着牦牛饲养数量增加,草地退化程度加剧,牦牛生产性能也在不断下降,青藏高原原有的土-草-畜循环和草畜平衡被打破,影响了青藏高原生态系统的协调、稳定发展。本文从牦牛的分布区域、数量变化、品种分类、品种退化、品种改良、基因组研究进展、问题对策与展望等方面,综合阐述了近年来我国牦牛遗传资源保护与开发利用的相关研究进展,为今后的牦牛科研工作和生产实践提供参考。     

高原低氧胁迫对小鼠肝脏功能及基因表达的影响

低氧作为青藏高原最为特殊的环境因素之一,对高原动物的适应进化产生了深刻的影响。持续的低氧暴露会损伤肝脏功能,引起动物机体代谢紊乱,但连续低氧处理对子代肝脏的影响仍缺乏相关研究。本研究将成年小鼠转移至高原低氧环境 (海拔3 220 m) 饲养并繁殖,以常氧条件下饲养小鼠为对照,统计低氧处理小鼠 (低氧第0代) 及其子代 (低氧第1 ~ 5代) 生长数据,发现长期低氧暴露导致小鼠肝脏比重增加,肝细胞肿胀,肝索间红细胞浸润,并且子一代小鼠肝小叶出现脂肪变性。血液生化指标显示,相比于对照组 (常氧第0代),低氧第0代和低氧第1代的谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平显著上升 (P < 0.05);血清白蛋白、球蛋白、总胆红素和总胆固醇水平在低氧第0代中下降,低氧第1代中上升 (P < 0.05)。空腹注射葡萄糖和胰岛素后低氧组小鼠的葡萄糖耐受能力和胰岛素敏感性显著减弱 (P < 0.05)。常氧第0代、低氧第0代及低氧第1代肝脏RNA-seq分析发现,低氧第0代和低氧第1代共有的459个差异基因显著富集在MAPK、细胞凋亡、脂质代谢和内质网等信号通路。本研究发现低氧胁迫对子代小鼠肝脏具有重要影响,此结果对肝脏低氧生理和高原肝脏疾病的研究具有重要的借鉴意义。     

不同温度条件下小鼠囊胚OPS法玻璃化冷冻保存技术的研究

本实验采用OPS法在不同温度条件下对小鼠囊胚实施冷冻保存,研究用EDFS和EFS溶液冷冻保存囊胚的效率和提供不同温度下筛选玻璃化溶液的依据,为家畜和人类胚胎的冷冻保存建立模型。25℃室温和37℃恒温台条件下OPS一步法冷冻保存小鼠囊胚,EFS40和EDFS40冷冻组扩张囊胚率(92.31%,92.30%)与对照(97.26%)均无显著差异(P>0.05),但EDFS40孵化囊胚率(59.62%)显著低于对照组(83.56%)(P<0.05);二步法冷冻结果显示,采用EDFS30和EFS40均能高效保存小鼠囊胚,解冻后扩张囊胚率(95.69%和95.05%)和孵化率(80.48%和78.95%)与对照无显著差异(P>0.05)。当改为25℃室温不使用恒温台条件下,一步法冷冻的胚胎解冻后,仅EDFS40冷冻组扩张囊胚率和孵化囊胚率(85.96%和75.44%)与对照(96.05%和82.89%)无显著性差异(P>0.05);实施二步法冷冻的胚胎,解冻后EDFS30,EDFS40和EFS40组均获得理想效果,扩张囊胚率(92.03%-95.31%)及孵化囊胚率(67.19%-76.76%)与对照均无显著差异(96.05%和82.89%)(P>0.05)。据体外发育结果,选择最佳冷冻组胚胎移植给假孕4d的受体母鼠,其妊娠率和产仔率(90.90%和37.33%)与新鲜胚对照组(91.67%和42.33%)无显著差异(P>0.05)。结果证实,EDFS30、EDFS40和EFS40三种冷冻液在不同的温度条件和采用不同冷冻程序,均能成功保存小鼠囊胚。     

低压低氧对小鼠精子发生及其小RNA表达的影响

作为青藏高原最为关键的环境因子,低压低氧对高原非习服动物繁殖和生殖系统功能有不利影响。已有的研究表明,低氧环境会导致雄性生殖细胞凋亡、精子畸形率升高、精子质量下降,进而影响受精和早期胚胎发育,但目前缺乏低氧损伤精子功能的机理研究。小RNA (small RNA) 是在转录后及翻译水平上调控基因表达的重要功能分子,不同类型的small RNA通过诱导基因沉默或调控翻译等方式参与调节精子发生。本研究通过低压氧舱模拟海拔5 000 m处理4周建立缺氧小鼠模型,发现低氧处理导致小鼠曲精细管中生精细胞排列紊乱,精子数量未发生显著变化但畸形率增加17.5倍 (P < 0.001)。通过small RNA测序发现,低氧组小鼠精子中的small RNA碱基偏好性与对照组一致,第一碱基对尿嘧啶 (U) 有很强的偏好性。低氧组小鼠精子中21 nt长度的small RNA比例显著减少4.4% (P < 0.05)。低氧组小鼠精子中piRNA、tsRNA表达无差异,但miRNA表达上调21个,下调58个。对差异miRNAs靶基因与相同低氧处理小鼠睾丸组织差异基因比对,共比对到831个差异表达基因,其中上调miRNAs的靶基因中有429个差异表达基因;下调miRNAs的靶基因中有813个差异表达基因。此外,上调miRNAs的靶基因富集在FoxO信号通路、甲状腺激素信号通路、类固醇生物合成和HIF?1信号等通路,而下调miRNAs的靶基因富集在脂肪酸代谢等通路。本研究获得了缺氧小鼠精子small RNA变化图谱,对人类和其他动物在缺氧环境下精子表观遗传修饰变化的研究具有参考价值。     

高原鼢鼠精子发生的形态学特征和关键调控因子探究

季节性繁殖是动物在长期进化中为适应环境变化而形成的生活史特征,受光周期和下丘脑-垂体-性腺轴的严密调控。高原鼢鼠（Eospalax baileyi）是青藏高原特有的地下啮齿类动物,其繁殖活动表现出明显的季节性。然而,地下啮齿类动物精子发生的形态特征和关键调控因子尚不明确。本研究以成年高原鼢鼠为研究对象,发现繁殖期成年雄性睾丸曲精小管内有各级生殖细胞,附睾内有长形精子,生精上皮可分为10个期;而非繁殖期睾丸重量显著下降,曲精小管内仅见精原细胞和支持细胞。激素水平检测结果显示,与非繁殖期相比,繁殖期褪黑素水平显著降低（P < 0.05）,促性腺激素释放激素、促黄体生成素和睾酮水平显著升高（P < 0.05）,而卵泡刺激素水平无显著差异。进一步研究发现,精原细胞分化的关键诱导因子维甲酸水平和其调控基因表达均呈季节性变化,且外源维甲酸注射能够诱导非繁殖期高原鼢鼠重启精子发生。综上,高原鼢鼠虽为地下动物,但其精子发生与下丘脑-垂体-性腺轴激素水平明显相关,且受睾酮和维甲酸信号的调控。本研究首次揭示了高原鼢鼠精子发生的形态学特征和关键调控因子,为理解季节性繁殖动物尤其是地下啮齿类动物生殖生理的调控机制提供了重要参考。