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田见晖教授团队:良种牛羊快繁,助力牛羊产业发展

新闻中心二室 姜萍萍综合 2021年11月15日 报道 浏览次数:

本网讯 11月3日上午,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。习近平、李克强、王沪宁、韩正等党和国家领导人出席大会并为获奖代表颁奖。动科学院教授田见晖主持完成的“良种牛羊卵子高效利用快繁关键技术”项目喜获国家技术发明二等奖。

(田见晖 孙其信)

突破技术瓶颈 推动牛羊产业健康发展

畜禽良种既是畜牧业现代化的基础,也是我国畜牧业发展中亟待加强的薄弱环节,良种繁殖速度慢、数量少,长期困扰着我国牛羊产业发展。而良种的扩繁速度和规模,取决于母畜的卵子利用效率。因此,充分挖掘卵子资源,提高卵子利用效率,是实现良种牛羊快繁的关键途径。

“良种牛羊卵子高效利用快繁关键技术”主要有体外胚胎生产和体内排卵控制两个途径。自上世纪80年代以来,卵子高效利用已成为良种牛羊快繁技术竞争的焦点。美、欧等畜牧业发达国家纷纷开展研究,跨国种业企业也持续加大投入。

然而,牛羊卵子高效利用长期面临着三大技术难题:

一是卵子核成熟调控机理不清,细胞核—细胞质同步成熟技术缺乏,导致体外卵子培养质量差;

二是雌性胚胎死亡原因不明,技术上无从入手;

三是体内排卵数量和时间不可控,导致效率低、成本高。

针对这些难题,田见晖教授团队经历了十余年研究,从探索内在机制入手,突破卵子细胞核—细胞质同步成熟、体外胚胎发育校正、体内排卵精准控制等牛羊卵子高效利用的技术瓶颈,实现了体外胚胎生产与精准排卵控制的标准化应用,不仅带动了我国牛羊龙头种业企业良种牛羊大规模快速扩繁,推动了我国牛羊产业健康发展,还在多个少数民族贫困地区建立示范基地,助力农牧民脱贫增收。

团队合力公关 解决国际难题获得关注

项目团队十余年合力公关,在经历重重困难后解决多项国际难题。在体外培养卵子成熟质量差的问题中,由于卵子体外核—质成熟不同步,是影响卵子质量的关键,也是全球胚胎生物技术领域公认的难题。上世纪80年代以来,国际上先后合成、筛选了20多种化学药物,试图通过细胞周期、蛋白合成、cAMP合成、cGMP水解等多种路径实现卵子核—质同步成熟,但这些药物都存在不同程度的毒副作用,造成卵子线粒体肿胀、皮质颗粒降解、染色体非整倍性、DNA断裂等问题,无法产业应用。为了攻克这一瓶颈,项目团队从牛羊卵子成熟调节的关键机制入手,前后历时8年多,发现了卵泡颗粒细胞中天然分泌的C型钠肽分子,是牛羊卵子核—质同步成熟的核心调控因子,并阐明其中独特的作用通路。在此基础上,独创了“三步法”卵子核—质同步成熟新技术,解决了化学调节技术导致卵子中毒的国际难题,该技术2018年获得美国专利,是我国在本领域唯一授权的美国专利。

此外,针对体外胚胎发育异常,特别是雌性胚胎死亡率高的问题。这一问题自1991年报道以来,先后在牛、羊、猪等家畜和人类中都得到了证实,长期困扰家畜繁殖和人类辅助生殖。包括美国科学院院士M Roberts,法国科学院E Heards在内的20多个知名团队先后开展研究,但由于其中机制不明,一直无法解决。田见晖教授团队历时7年,发现由于体外培养环境缺乏维甲酸,抑制了Rnf12-Xist通路,使X染色体失活不足,导致雌性胚胎死亡。在此基础上,团队还独创了雌性胚胎早期发育维甲酸校正技术,相关机制研究和技术开发攻克了困扰动物繁殖领域近30年的国际难题,于2016年发表在PNAS。这一成果在国内外得到科学界、公众和媒体的广泛关注,著名生殖生物学家 Rinaudo教授在美国《科学家》杂志评述认为这是一项杰出的基础研究工作,为解决体外胚胎的其他问题提供了崭新思路。

前瞻性布局 助力养殖业高质量发展

田见晖教授项目团队所在的动物繁殖学科是国内最早开展动物繁殖学理论研究、技术创新和产业推广的队伍之一,在产学研联合创新和实践中具有悠久的传统和传承。

该获奖项目依托我校动物繁殖学科、内蒙古农业大学动物繁殖学科、中国农业科学院北京畜牧兽医研究所家畜胚胎工程与繁殖创新团队、宁波三生生物科技有限公司的研究队伍,团队不仅包括了上世纪80年代以来我国繁殖学科最早的博士学位学科授予点、最早的繁殖学重点学科和“211”建设学科,依托于国家畜禽育种工程实验室、农业农村部动物遗传育种与繁殖重点实验室等国家级和部级创新平台。同时还包括了国内最早开展繁殖调控药物创制和推广的创新企业。

经过集中攻关,该项目已经针对青年和成年牛羊建立了系统完整的卵子高效利用技术体系,并在良种扩繁实际应用中取得了良好效果。但是技术开发和应用过程中,结合产业反馈的技术需要和动物繁育领域最新的进展与理念,团队还将致力于将干细胞技术、全基因组选择技术和体外胚胎技术进行整合,争取使我国在国际上率先建立颠覆性的动物干细胞育种技术体系,实现我国育种产业的引领。并且,团队将开展幼龄牛羊卵子利用技术的研究,最大限度挖掘良种牛羊卵子资源,缩短世代间隔,加快扩繁和选育进程,助力提升我国种业的制种和供种能力,实现我国养殖业可持续发展和高质量发展。

 

责任编辑:于哲
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