摘要：碱基编辑技术起源于CRISPR/Cas系统,是目前最新的基因定点修饰技术。根据碱基编辑器的功能特点,可将碱基编辑器分为胞嘧啶碱基编辑器(cytosine base editor,CBE)、腺嘌呤碱基编辑器(adenine base editor,ABE)、糖基化酶碱基编辑器(glycosylase base editor,GBE)、腺嘌呤碱基颠换编辑器(adenine transversion base editor,AYBE)、双碱基编辑器(dual base editor,DBE)和引导编辑器(prime editor,PE)。自碱基编辑系统诞生以来,已经广泛运用于动植物的研究中,并且已经证明了它在动植物遗传改良和疾病治疗中具有巨大应用价值。猪作为一种重要的农业经济动物和优良的动物疾病模型,对其进行遗传改良则变得十分重要。碱基编辑技术因其操作便利、高效、副产物少以及性价比高等特点,被迅速应用于动植物的遗传改良,并为人类的基因治疗提供技术支持。本文着重介绍了碱基编辑技术的开发、优化、应用特点、存在的问题以及对未来的展望,并总结了其在猪中的应用。以期为相关科研工作者了解碱基编辑技术提供参考。

摘要：【目的】在哺乳动物中,Toll样受体和抗菌肽基因是先天免疫系统的重要组成部分,在对抗病原体侵袭过程中起至关重要的作用。针对藏猪和杜长大三元猪的Toll样受体和抗菌肽基因在不同免疫器官或组织中的表达差异进行探索,以揭示这些基因对于抗病能力和免疫反应的潜在贡献,为筛选抗病分子标记提供理论支撑。【方法】通过qPCR对6月龄藏猪和杜长大三元猪肺脏、肠系膜淋巴结、腹股沟淋巴结、颌下淋巴结和脾脏中Toll样受体基因(TLR1~TLR9)和两种抗菌肽基因(PBD-1和PR-39)的mRNA丰度进行检测。【结果】在藏猪的免疫器官或组织中Toll样受体与抗菌肽基因的m RNA表达大多数显著高于杜长大三元猪。其中,肺脏中TLR1、TLR2的m RNA表达量均提高50%左右,PR-39提高2.6倍;肠系膜淋巴结中TLR4的表达提高40%,TLR1、PR-39的表达分别提高88%和3倍;腹股沟淋巴结中TLR1、TLR2的表达提高约2倍,TLR9、PR-39的表达提高70%,PR-39的表达更是提高了7倍多;颌下淋巴结中TLR1、TLR2、TLR4、TLR7的表达均高出2倍以上,PR-39的表达也高出近7倍,它与腹股沟淋巴结中的水平相近;脾脏中TLR1的表达上升3.5倍,与在颌下淋巴结中的表达结果相似。TLR4、TLR9的表达上升50%左右,PR-39的表达上升2.5倍。【结论】藏猪相对于杜长大三元猪,在多个免疫器官或组织中的Toll样受体和抗菌肽基因表现出更高的表达水平。暗示藏猪可能拥有更强大的先天免疫能力,能够产生更有效的局部或系统免疫反应对抗病原微生物的感染。研究结果为识别抗病分子标记提供了重要的理论支持,有望为进一步改良藏猪和其他猪种的抗病性提供科学依据。

摘要：【目的】产仔数是种用母猪的重要经济指标,挖掘调控母猪产仔数性状相关的候选基因,探索调控二元母猪为代表的商品猪繁殖力遗传机制,为进一步应用分子选育奠定基础。【方法】采用全基因组重测序对极端高产与极端低产的两组大长二元母猪进行比较分析,并利用选择消除分析方法取F_(st)和θ_(π)信号交集为高选择区域,进行基因注释和候选基因筛选。【结果】在两组样本中共发现8040367个SNP,50.6%的SNP位于基因间区域,45.2%的SNP位于内含子区域,在外显子区域、非编码区3’端、5’端的SNP分别仅占1.0%、1.1%、0.6%,其中位于基因组外显子区域的SNP中,有28879个为非同义变异,占比35.0%。提取位于外显子区域、内含子区域、非编码区3’端和5’端的SNP位点进行基因注释,共筛选到两组样本间的差异基因有1136个。对差异基因进行KEGG与GO富集分析,筛选得到可能影响生殖性能和产仔数性状相关的候选基因共10个,包括EPHA4、SMAD7、GLI2、LRP1B、WT1、BAX、BCAT2、IL1B、FAF1,基因功能主要涉及胚胎发育、细胞凋亡等。【结论】大长二元母猪在产仔数性状上经历了显著的人工选择,初步挖掘出影响二元母猪产仔数性状的候选基因,这些基因在猪繁殖性能相关的生理活动中发挥作用,主要在母猪卵细胞成熟凋亡时期及妊娠初期参与调控。

摘要：猪传统育种周期长、耗资大,亟需利用新技术振兴种业。近年来兴起的CRISPR/Cas9基因编辑技术在猪遗传改良上表现出巨大潜力,成为研究的热点。单碱基编辑是在CRISPR/Cas9系统基础上发展起来的新型碱基编辑技术,可对单个碱基进行靶向突变。CRISPR/Cas9技术容易操作且设计简单,但该技术会导致DNA双链断裂,使基因结构不稳定,造成基因的随机插入和缺失,故而大大制约了该技术的应用。与CRISPR/Cas9技术不同,单碱基编辑技术不产生双链断裂,因而具有更高的基因编辑精准性和安全性,预期在猪遗传育种应用上具有显著优势。本文综述了CRISPR/Cas9技术的工作原理与不足、单碱基编辑的开发与优势、不同碱基编辑器的原理、应用特点及其在猪遗传改良上的应用,以期对后续开展猪的基因编辑遗传育种实践提供理论参考。

摘要：基因修饰猪作为一种理想的动物模型已应用于生物医学研究。构建基因修饰猪的方法很多,包括原核注射、慢病毒转染、精子介导和体细胞核移植等,其中体细胞核移植具有显著优势,一直是构建基因修饰猪的重要方法。近几年,随着转座子、设计核酸酶等基因修饰新技术以及诱导性多能干细胞研究的不断进展,将进一步凸显体细胞核移植技术在基因修饰猪构建中的价值。本文比较了猪基因修饰的主要方法,并论述体细胞核移植技术在猪基因修饰中的优势、发展历程和最新应用等。

摘要：【目的】阐明干扰素基因刺激因子(STING)在猪抗病原微生物感染中的作用机制,为猪传染性胃肠炎、流行性腹泻和猪伪狂犬病等病毒性疾病的科学防控提供参考依据。【方法】基于CRISPR/Cas9技术,在STING基因第4、第8外显子中寻找高分靶点并设计sgRNA序列,将退火的sgRNA与酶切的LentiCRISPRv2载体用T4 DNA连接酶连接以获得LentiCRISPRv2-STING-sgRNA慢病毒载体(STING-sgRNA);以不同的STING-sgRNA慢病毒载体组合及包装质粒psPAX2和包膜质粒pMD2.G共同转染293T细胞,得到含sgRNA的慢病毒再转染3D4/21细胞;经嘌呤霉素筛选和有限稀释法获得单克隆细胞株,通过PCR、测序及Western blotting鉴定STING基因的敲除效果;并采用实时荧光定量PCR验证STING基因敲除对I型干扰素表达的影响。【结果】以不同的STING-sgRNA慢病毒载体组合与HA-STING过表达载体共同转染293T细胞,均能在细胞内对STING真核表达载体产生编辑效果,且以STING-sgRNA(1+5)慢病毒载体组合的编辑效率最高。以编辑效率最高的STING-sgRNA(1+5)慢病毒载体组合及包装质粒psPAX2和包膜质粒pMD2.G共同转染293T细胞包装出慢病毒,再用慢病毒感染3D4/21细胞,结果获得1株STING基因大片段(4989 bp)缺失的3D4/21细胞株,Western blotting检测未发现STING蛋白,说明STING基因敲除3D4/21细胞(3D4/21-STING-/-)构建成功。与野生型3D4/21细胞相比,在转染副猪嗜血杆菌DNA刺激下,3D4/21-STING-/-细胞中的IFN-β基因转录水平显著降低(P<0.05)。【结论】采用CRISPR/Cas9技术能成功大片段敲除3D4/21细胞中的STING基因,而导致STING基因功能丧失;STING基因敲除会导致细胞在病原微生物DNA刺激时Ⅰ型干扰素转录障碍,也提示STING基因可能是猪抗病原微生物感染的关键因子。

摘要：猪在农业和医学领域均具有重要应用价值,利用基因修饰技术能够快速提高猪的经济性状和培育人类疾病动物模型。CRISPR/Cas9基因编辑技术具有操作简单、高效和低成本的优势,在猪基因修饰领域具有重要应用。但CRISPR/Cas9易引发基因组结构不稳、大范围染色体重排和基因脱靶等问题,因而具有潜在的生物安全风险。近年基于CRISPR/Cas9开发的碱基编辑技术可以实现单个碱基定向转换,不会导致DNA双链断裂,理论上不会引发插入/缺失(Indels),对基因编辑更精准、更安全。随着碱基编辑工具的不断开发和改良,其不仅能产生C→T(A→G)突变,还能产生C、A两种碱基的同时突变以及C→G突变,增加了应用范围;改良的碱基编辑工具在保持编辑效率的同时能够降低甚至消除旁侧突变、非C→T(A→G)突变以及Indels,使得碱基编辑技术在猪遗传修饰上具有更加重要的潜在应用价值。综述了不同的碱基编辑系统原理、碱基编辑技术在基因修饰猪模型构建和猪遗传改良中的应用,以及碱基编辑系统在猪成纤维细胞中的编辑效率和脱靶情况,以期为开展猪碱基编辑应用实践提供参考。

摘要：【目的】明确藏猪和杜藏猪(杜洛克父本与藏猪母本杂交F;代)的生长和胴体性状及肉质指标等表型差异,并分析背最长肌中脂肪沉积相关基因的表达差异,为藏猪种质资源利用及猪脂肪沉积规律研究提供参考依据。【方法】以藏猪和杜藏猪为研究对象,分别测定其体长、体高和胸围等生长性状,屠宰率、背膘厚及眼肌面积等胴体性状,以及pH、肉色、蒸煮损失及肌内脂肪含量等肉质指标;并通过荧光实时定量PCR检测脂肪沉积相关基因在2种猪背最长肌中的表达情况。【结果】杜藏猪的左胴体重、右胴体重、屠宰前重、胴体长、体长、体高、管围和胸围均高于藏猪,且差异显著(P0.05,下同);杜藏猪肌肉的pH-24 h、熟肉率、剪切力和含水率显著高于藏猪肌肉,而杜藏猪肉色的a-24 h值(10.30±1.06)和肌内脂肪含量[(2.48±1.44)%]显著低于藏猪。除GHR基因外,其他脂肪沉积相关基因的相对表达量均表现为杜藏猪低于藏猪,其中,ADIPOQ基因和FASN基因的相对表达量显著低于藏猪,IGF1基因、TNFa基因和Leptin基因的相对表达量极显著低于藏猪(P<0.01)。相关分析结果显示,GHR基因相对表达量与杜藏猪肌内脂肪含量呈显著正相关,FASN基因相对表达量与藏猪肌内脂肪含量呈显著正相关,IGF1基因相对表达量与藏猪背膘呈显著负相关。【结论】杜藏猪的肉质性状与藏猪相似,但杜藏猪具有更佳的生长性能,说明以杜洛克为父本与藏猪母本杂交得到的杜藏猪具有更优的生产效率。藏猪和杜藏猪的肌内脂肪含量差异与脂肪沉积相关基因的表达差异有关,即猪的肌内脂肪含量受多种脂肪沉积相关基因调控。

摘要：肌肉生成抑制素(myostatin,MSTN)在动物机体骨骼肌的增殖、分化和生长中起着重要的负调控作用。MSTN基因的过表达会阻碍骨骼肌增殖分化及生长发育,而缺失或表达降低则会导致肌肉肥大,形成双肌现象(double muscle phenomenon,DMP)。MSTN能作用于多个基因及结合多种细胞因子广泛参与生理生化、物质代谢、病理调控等过程,在动物机体生长发育过程中扮演着重要的角色。本文将从MSTN基因的历史渊源、基因定位、时空表达特性、部分相关作用机制等方面进行论述,旨在对MSTN调控动物骨骼肌生长部分机制作梳理,以期为后期研究提供理论依据。