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浙江大学学报（农业与生命科学版）

浙江大学学报（农业与生命科学版）

2025年05期

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家畜高效繁殖与精准调控专题 | 跨透明带伪足：卵丘细胞-卵母细胞间的双向通信桥梁

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 跨透明带伪足：卵丘细胞-卵母细胞间的双向通信桥梁

摘要跨透明带伪足(transzonal projections,TZPs)是卵丘细胞细胞质产生的一种凸起，是哺乳动物卵丘细胞与卵母细胞间特有的动态连接结构。TZPs作为卵丘细胞与卵母细胞间物质转运和信息交流的关键桥梁，在卵泡发育及卵母细胞成熟中发挥重要作用。TZPs通过转运丙酮酸等代谢物质支持卵母细胞发育，并通过介导信号传导维持其减数分裂停滞状态，同时调控颗粒细胞分化以形成双向通信网络。TZPs的动态形成与功能受激素、生长因子等分子调控，具有结构可塑性与功能多样性。本文综述了TZPs的发生机制、结构异质性及分子调控网络，系统解析了TZPs的动力学变化及其介导的卵母细胞成熟调控原理，旨在填补性腺细胞与生殖细胞间通信的理论空白，并为卵母细胞体外成熟体系优化及卵巢功能障碍的干预策略提供关键理论依据。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 褪黑素在哺乳动物体外胚胎生产中的应用研究进展

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 褪黑素在哺乳动物体外胚胎生产中的应用研究进展

摘要哺乳动物体外胚胎生产技术发展迅速，为具有优良性状和地方特色的哺乳动物遗传资源的保存和高效利用提供了解决方案。体外胚胎生产技术涉及卵母细胞获取和体外成熟、体外受精、体外培养和胚胎移植等环节，生产流程长，影响因素多，因此，为高效生产优质的体外胚胎，需要针对每个生产环节开展深入研究。本文综述了褪黑素对哺乳动物配子和胚胎的影响及其作用机制，着重闸述了褪黑素在促进哺乳动物卵母细胞体外成熟和胚胎体外发育中的作用，并从表观遗传修饰、氧化应激缓解、线粒体功能优化、细胞凋亡抑制和自噬调节等层面，深入探讨了褪黑素在配子与胚胎发育中的作用机制，以期为建立高效的哺乳动物体外胚胎生产体系提供理论依据。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 牛胚胎基因组激活研究进展

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 牛胚胎基因组激活研究进展

摘要繁殖率低下极大地限制了奶牛与肉牛的生产和遗传改良效率。据统计，奶牛早期胚胎死亡率高达 30%～ 60% ,而早期胚胎中发生的胚胎基因组激活(embryonic genome activation,EGA)失败是关键原因之一。EGA标志着卵母细胞-胚胎转换(oocyte-to-embryonic transition,OET)这一核心事件,此时胚胎基因组接管发育调控权,对囊胚形成至关重要。本文综述了牛早期胚胎发育中EGA的调控机制。在时间上，牛EGA发生具有物种特异性窗口期(8—16细胞期)，显著晚于小鼠(1—2细胞期)和人类(4—8细胞期)。在分子机制层面，首先，母源因子（如转录抑制蛋白)的时序性降解是启动EGA的前提，其异常滞留将导致牛8—16细胞期胚胎发育阻滞。其次，牛早期胚胎中关键转录因子[含有锌指和SCAN结构域的蛋白4（zinc finger and SCAN domain-containing 4,ZSCAN4）、双同源框A(double homeoboxA,DUXA)]可能影响RNA聚合酶 (RNA polymerase I,RNAPol II)进入特定启动子区域的能力，从而促进EGA基因表达；同时，染色质结构(如动态组蛋白修饰、染色质重塑复合体调控)显著提高基因组可及性，从而促进胚胎基因转录。理解这些机制将为优化牛体外胚胎生产体系，提高牛生产和遗传改良效率提供理论依据。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 牛胎盘早期发育研究进展

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 牛胎盘早期发育研究进展

摘要妊娠损失是制约养牛业可持续发展的关键问题，约 50% 发生于胚胎发育早期阶段，而胎盘发育异常是导致早期妊娠损失的重要原因。牛胎盘为半侵入性融合上皮绒毛膜胎盘，其独特的滋养层细胞发育和侵入模式与胎盘发育密切相关。目前，大多数研究聚焦于胎盘形态及功能方面，对胎盘发育异常机制及其与妊娠损失的相关性仍缺乏系统性的多组学整合分析。本文围绕牛胎盘早期发育生物学，阐述绒毛尿囊膜发育、滋养层细胞分化和胎盘小体形成等关键生物学事件，剖析遗传、辅助生殖技术、疾病等因素对胎盘发育的影响，并对空间转录组测序(spatial enhanced resolution omics-sequencing,Stereo-seq）、单细胞RNA测序（single-cellRNA sequencing,scRNA-seq)等前沿技术在牛胎盘研究中的应用进行展望，旨在增进从微观视角上对牛胎盘发育的认识，以期促进养牛业的高质量发展。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 利用单细胞转录组揭示牛窦卵泡发育微环境异质性及动态调控网络

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 利用单细胞转录组揭示牛窦卵泡发育微环境异质性及动态调控网络

摘要窦卵泡发育调控涉及多层机制，其研究受制于对卵泡真实的微环境及关键分子事件的低效捕捉。本研究利用单细胞RNA测序(single-cellRNA sequencing,scRNA-seq)技术,绘制了常用牛体外胚胎生产的 3～8mm 卵泡单细胞图谱，并探讨了卵泡细胞异质性、差异表达基因、细胞发育分化轨迹及细胞通信等分子特征。结果表明：颗粒细胞、基质细胞、卵泡膜细胞、平滑肌细胞、内皮细胞和免疫细胞6种细胞[细胞标志物分别为抗米勒管激素（anti-Mullerian hormone,AMH）、核心蛋白聚糖（decorin,DCN）、类固醇生成急性调节蛋白（steroidogenic acuteregulatory protein,STAR）、ACTA2(actin alpha 2,smooth muscle）、血管性血友病因子（von Wilebrand factor,VWF）、CD14]参与构成牛窦卵泡微环境，其中颗粒细胞是驱动窦卵泡发育的关键细胞类群。颗粒细胞的4个亚群[细胞标志物分别为细胞色素P450家族19亚家族A成员1(cytochrome P450 family19 subfamily A member1,CYP19A1）、POU类5同源框1（POUclass 5 homeobox 1,POU5F1）、着丝粒蛋白F（centromere proteinF,CENPF）、成纤维细胞生长因子10(fibroblast growth factor10,FGF10)]高度异质，并呈现出“信号转导 $$ 转录调控 $$ 增殖分裂 $$ 功能成熟”的分化轨迹，协同抑制素/抑制素βA(inhibin/inhibin betaA,INH/INHBA)及其他免疫调节通路的激活，重塑牛卵泡发育微环境并驱动卵泡选择程序的开启。此外，在单细胞水平上提供了卵泡膜细胞内外层结构分化路径和淋巴内皮细胞存在的分子证据。本研究结果为深入解析牛窦卵泡发育调控机制及优化牛体内外胚胎生产技术体系提供了新视角。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 三七总皂苷对小鼠卵母细胞体外成熟的影响

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 三七总皂苷对小鼠卵母细胞体外成熟的影响

摘要为探究三七总皂苷(Panax notoginseng saponins,PNS)对小鼠卵母细胞体外成熟的影响及其机制,采用 6～ 7周龄雌性昆明小鼠，在M16培养液中添加0(对照） 50.100.200μg/mL PNS,以卵母细胞第一极体排出率为指标筛选最适PNS质量浓度，并采用免疫荧光染色法和实时荧光定量聚合酶链反应技术评估卵母细胞成熟质量及相关抗氧化基因的表达。结果显示： 100μg/mL PNS可显著提高第一极体排出率，极显著降低细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROs)水平（ _P<0.01 ),显著降低组织蛋白酶B与线粒体ROS水平( ，同时极显著提高谷胱甘肽含量与线粒体膜电位水平( (P<0.01 ）;此外，抗氧化基因Nrf2、Gpx3、Sod2、Cat的mRNA表达水平极显著或显著上调( P<0.01 或 P<0.05 ）。综上所述， 100μg/mL PNS可以通过抑制氧化应激和细胞凋亡改善小鼠卵母细胞体外成熟质量，为优化卵母细胞体外成熟培养体系提供了实验依据。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 圩猪不同耐冻性精液的外泌体微RNA表达谱分析

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 圩猪不同耐冻性精液的外泌体微RNA表达谱分析

摘要为探究安徽省濒危地方猪种圩猪精液耐冻性差异的分子机制，采集15头圩猪精液进行冷冻保存，以解冻后精子活力高于 60% 相对精子活力高于0.75的样本作为高耐冻性组，以解冻后精子活力低于 45% 相对精子活力低于0.56的样本作为低耐冻性组，从2组中各选取3头圩猪，采集鲜精液，分离精清并提取外泌体。通过透射电镜和纳米颗粒粒径分析鉴定外泌体，并对外泌体微RNA(microRNA,miRNA)进行测序分析。结果表明,2组圩猪精浆外泌体形态和粒径无明显差异，均呈圆盘状且粒径在 30～150nm 之间。miRNA测序共鉴定出287个已知miRNAs，其中ssc-miR-1在2组间的表达差异显著( ）。预测ssc-miR-1的靶基因共12011个。对这些靶基因进行基因本体（gene ontology,GO)及京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析，分别获得：1)60条富集显著的KEGG通路，包括脂肪酸代谢通路、磷脂酰肌醇信号系统通路等;2)8条富集显著的GO通路，其中细胞组分包括细胞骨架、细胞膜皱褶等，分子功能包括蛋白激酶活性、磷酸转移酶活性等。通过对本试验发现的已知miRNA与同批次试验发掘出的精清差异代谢物进行关联分析发现:sSC-miR-1与D-阿拉伯糖醇、D- 来苏糖等多个代谢物显著相关;ssc-let-7d、ssc-miR-107与1-甲基-L-组氨酸等代谢物具有显著相关性。综上所述，圩猪精浆外泌体中差异表达的miRNA可作为精液耐冻性相关的潜在生物标志物，为圩猪精液冷冻技术工艺的优化提供了理论依据。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 基于Smart-seq2技术探究玻璃化冷冻对牛活检囊胚基因表达的影响

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 基于Smart-seq2技术探究玻璃化冷冻对牛活检囊胚基因表达的影响

摘要为探究胚胎活检及后续玻璃化冷冻处理对牛体外受精囊胚基因表达的影响，以牛体外囊胚为研究对象，设置新鲜组（未经任何体外操作的原始胚胎）活检组（经滋养外胚层活检的胚胎）、活检后玻璃化冷冻组（活检后的胚胎经玻璃化冷冻保存)，每组选取3枚形态良好的囊胚，利用Smart-seq2单细胞全长转录组测序技术进行转录组分析，并在基因本体（gene ontology,GO)数据库及京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopediaof Genes andGenomes,KEGG)中进行富集分析。结果表明：与新鲜组相比，在活检组中共鉴定到1083个差异表达基因（(diferentiallyexpressed genes,DEGs),GO和KEGG富集分析显示,这些DEGs与细胞脂质代谢过程、葡萄糖稳态、MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路等相关;相较于新鲜组，在活检后玻璃化冷冻组中共鉴定到1391个DEGs，主要富集于糖异生、全局代谢通路及氨基酸合成等生物学过程;与活检组相比，在活检后玻璃化冷冻组中共鉴定到824个DEGs,主要与丙酮酸代谢、N-聚糖生物合成、细胞衰老等相关。综上所述，本研究基于Smart-seq2单细胞全长转录组测序技术揭示了玻璃化冷冻对活检后牛体外囊胚脂质代谢、能量代谢、MAPK信号通路等相关基因表达的影响，为优化牛胚胎冷冻保存技术、提升良种胚胎利用率提供了分子靶点与理论依据。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 限饲措施对降低犊牛初生重的影响

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 限饲措施对降低犊牛初生重的影响

摘要为探讨比利时蓝公牛与西门塔尔母牛杂交过程中母牛难产问题,设置4个不同营养水平组 (100%,90% 、80%.70% 的饲养标准)的妊娠母牛饲料配方,使用该配方对母牛在妊娠后期实施限饲处理，以评估限饲措施对降低犊牛初生重的效果，从而降低难产率。结果显示： 80%.70% 营养水平试验组犊牛的平均初生重显著低于对照组1 ?P<0.05 ，且难产率明显下降，其中 80% 营养水平组对降低犊牛初生重和母牛难产率的效果最为显著。此外，试验组母牛的健康状况良好，未出现因限饲引起的不良反应。本研究表明限饲措施能够显著降低犊牛的初生重，从而有效缓解母牛难产问题。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 皖临白山羊ELF5基因克隆、表达分析及功能鉴定

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 皖临白山羊ELF5基因克隆、表达分析及功能鉴定

摘要为阐明E74样ETS转录因子5(E74likeETS transcription factor5,ELF5)在山羊乳腺中的基因序列、结构、表达情况以及ELF5基因对 β -酪蛋白（beta-casein,CSN2)表达的影响，本研究以皖临白山羊乳腺上皮细胞为试验模型,通过聚合酶链反应克隆ELF5基因编码区序列，检测ELF5基因在山羊乳腺泌乳初期、盛期、中期、后期以及干奶期的表达模式，同时利用在线软件进行生物信息学分析，对过表达与抑制ELF5基因后酪蛋白相关基因表达进行检测。结果显示，本研究克隆得到山羊ELF5基因完整编码区，长768bp,编码255个氨基酸;ELF5蛋白分子量为 30089.83Da ，理论等电点为5.61，存在31个磷酸化位点，无信号肽和跨膜螺旋结构，为携带负电荷的不稳定蛋白。ELF5与催乳素受体（prolactin receptor,PRLR）、雌激素相关受体 β (estrogen related receptor beta, ESRRB）、β -酪蛋白、叉头盒蛋白A1（forkhead boxA1,FOXA1)等蛋白质存在互作；山羊ELF5基因与绵羊、牛的亲缘关系最近;ELF5和CSN2基因在山羊泌乳初期、盛期和中期的表达水平较高。在山羊乳腺上皮细胞模型中，过表达ELF5可使β-酪蛋白的表达水平升高，干扰ELF5的结果则与之相反，表明ELF5基因能促进山羊乳腺细胞中β-酪蛋白的合成。本研究为开展ELF5基因在山羊泌乳过程中β-酪蛋白合成的调控机制研究提供了前期理论依据。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 基于雄核发育创制小麦双单倍体：应用、问题与展望

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 基于雄核发育创制小麦双单倍体：应用、问题与展望

摘要双单倍体是作物遗传育种理论和应用研究的宝贵材料。多年来，基于雄核发育的双单倍体创制技术已广泛应用于小麦新品种培育和优良材料创制，该技术的核心是利用花药或小孢子培养促进雄核发育并诱导产生单倍体。本文综述了植物雄核发育的机制、小麦雄核发育创制双单倍体的影响因素与条件优化以及双单倍体在小麦遗传与育种研究中的应用，并分析了小麦雄核发育存在的主要问题，提出了今后研究的重点方向，旨在为基于雄核发育创制小麦双单倍体的研究和应用提供理论参考。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 食品微生物风险评估工具研究进展

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 食品微生物风险评估工具研究进展

摘要为提高食品微生物风险评估效率，推广现代化工具在风险评估环节的应用，构建食品安全保障体系，本文详细综述了当前常用的食品微生物风险评估工具，并将这些工具按照功能类型分为微生物预测工具、风险评估工具与综合性工具三大类，提供生长或失活预测、风险评估等主要功能，为实际应用中选择合适的食品微生物风险评估工具提供参考。基于现阶段食品微生物风险评估工具的开发及应用情况，预计未来相关工具的开发以及预测模型的完善将朝着精确化、开放化、智能化3个方向发展。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 不同贮藏时间白茶对秀丽隐杆线虫抗衰老的作用及机制

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 不同贮藏时间白茶对秀丽隐杆线虫抗衰老的作用及机制

摘要以贮藏1年和5年的白毫银针(Baihaoyinzhen,YZ）、白牡丹（Baimudan,MD）、寿眉（Shoumei,SM)3种白茶为对象,探究其对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)抗衰老的作用和机制。通过代谢组学分析，评估白茶在贮藏过程中功能成分的变化，并探究这些变化对线虫寿命、氧化应激存活率、脂褐素积累、活性氧(reactive oxygenspecies,ROS）水平、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性的影响。结果显示,3种等级的白茶在陈化5年后,代谢物丰度均发生了显著变化，且主成分分析(principal component analysis，PCA)显示样品间差异明显。进一步筛选出变量投影重要性值(variable importance in projection,VIP) >1 的差异代谢物，在YZ、MD、SM中分别鉴定出25、26、28种。不同贮藏时间白茶对秀丽隐杆线虫寿命影响实验表明：与对照组相比，在线虫食物中分别添加1年和5年的白茶提取物可以显著提高线虫在前中期的存活率，在第6天和第10天的存活率分别为对照组的 1.34～2.01 倍和 2.38～3.74 倍，但对整体寿命的影响不显著；在急性氧化应激条件下，其存活率提高至对照的 1.02～1.27 倍，SOD和CAT活性分别提高至 1.00～1.90 倍和 0.97～1.59 倍，脂褐素和ROS水平分别降低了 21.25%～30.85% 和 1.11%～35.72% 。通过斯皮尔曼相关性分析，发现白茶中差异代谢物的变化与线虫抗氧化能力存在相关性。综上所述，白茶可提高秀丽隐杆线虫在前中期的存活率,增强其抗氧化能力，为深入开发其在抗衰老领域的健康功能提供了科学依据。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 金属/金属氧化物在家蚕组织中的腐蚀行为研究

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 金属/金属氧化物在家蚕组织中的腐蚀行为研究

摘要添食育蚕法是一种通过在家蚕幼虫饲养过程中向桑叶或饲料加入功能性物质，获得改性蚕丝的方法。然而，利用该方法添食金属或金属氧化物纳米颗粒后，通常难以在改性蚕丝纤维中直接检测到这些纳米颗粒的存在。本研究将铜、氧化铜、铁、氧化铁、钛和氧化钛样品分别浸泡或包埋于家蚕血淋巴、中肠肠液和中部丝腺组织中,采用电感耦合等离子体质谱仪(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)检测各组织液和组织中相应金属元素的含量变化，同时利用场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscopy,FE-SEM)观察金属/金属氧化物表面的形貌变化。结果表明，金属/金属氧化物在家蚕血淋巴、中肠肠液和丝腺组织中受到不同程度的腐蚀，导致金属离子释放。这一现象可能解释了在添食金属或金属氧化物纳米颗粒后，难以在蚕丝纤维中直接观察到这些添食物。本研究为进一步理解家蚕体内金属/金属氧化物纳米颗粒的转化过程提供了新的见解，并为优化添食育蚕法改性蚕丝的工艺提供了理论支持。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 白菜叶形表型性状鉴定和精准量化方法研究

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 白菜叶形表型性状鉴定和精准量化方法研究

摘要为探索计算机视觉和机器学习技术在白菜叶形表型特征量化识别中的应用，本研究提出了一系列描述白菜叶形相关表型性状参数的方法，包括基于深度学习的叶形分类、叶顶端形状量化描述和叶缘波状性状评估。结果表明，深度学习模型(DenseNet和Res2Net101)在叶形分类上表现优异，准确率达到 94.59% 。此外，我们创新性地提出基于叶面轮廓椭圆比值和叶缘到椭圆距离的量化指标，实现了白菜叶顶端形状和叶缘波状性状的高效分类，准确率分别达到 82.54% 和 92.31% 。本研究结果验证了机器学习在白菜叶形表型识别和分类中的有效性，为白菜育种和种质资源的高效利用提供了重要的理论和技术支持。
家畜高效繁殖与精准调控专题 | “十四五”国家重点研发计划课题“高效绵羊OPU-IVF-ET技术研发与集成”进展

家畜高效繁殖与精准调控专题 | “十四五”国家重点研发计划课题“高效绵羊OPU-IVF-ET技术研发与集成”进展

在“十四五”国家重点研发计划课题框架下，中国农业大学承担了子课题“高效绵羊OPU-IVF-ET技术研发与集成”的相关研究工作，该子课题由张鲁老师团队主导，为提高绵羊体外胚胎生产效率，建立了系列技术整合和改进方案。团队首先利用基因标记对绵羊诱导卵泡发育潜能进行预测和筛选，然后优化激素注射方案，同时结合褪黑素处理，最终构建起一套高效绵羊OPU-IVF-ET技术体系。经过实践证实，该技术体系成效显著：目
家畜高效繁殖与精准调控专题 | 我刊编委张坤课题组发文揭示转录共激活因子p300/CBP调控动物早期胚胎基因组激活的机制

家畜高效繁殖与精准调控专题 | 我刊编委张坤课题组发文揭示转录共激活因子p300/CBP调控动物早期胚胎基因组激活的机制

合子基因组激活（zygotic genome activation，ZGA;又称胚胎基因组激活）是生命伊始的第1个转录事件。ZGA是一个逐步发生的过程，通常分为2个阶段，即次波ZGA（minor ZGA）和主波ZGA（major ZGA）。尽管过去10年对ZGA的研究取得了一定进展，但ZGA发生的调控机制及其对胚胎发育潜能的调控作用仍有待深入研究。 2025年4月8日，张坤课题组在CellRep

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