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猪基因工程种质创新团队合作研究PNAS报道:基因编辑技术培育低脂抗寒猪

发布者:管理员  发布时间:2017-10-30  作者:陶聪  来源:猪基因工程与种质创新科技创新团队

 

  在我国,猪肉的消费和生产占有特别重要的地位。降低脂肪沉积,提高瘦肉率不但能够提高养猪生产的经济效益,还可以满足消费者对于高品质猪肉的需求,因而,培育低脂高瘦肉率的猪一直是重要的育种目标之一。

  哺乳动物主要存在两种脂肪:储存能量的白色脂肪和消耗能量的棕色脂肪。很多研究表明,棕色脂肪可以通过消耗能量来维持体温和抵抗肥胖。在进化过程中,现代家猪的祖先在2000万年前就丢失了解偶联蛋白1(UCP1)基因,因而也缺少棕色脂肪。这可能是新生仔猪对寒冷环境极其敏感的原因之一。仔猪因寒冷应激造成的死亡,不仅影响了动物福利,更是给寒冷地区的畜牧生产带来了巨大的经济损失。更为重要的是,UCP1的缺失可能和猪易于沉积脂肪也有关。脂肪的过度沉积会降低饲料报酬,增加生产成本,同时,食用高脂肪含量的猪肉也不利于人类健康。

  在973项目与院青年英才项目的资助下,我所猪基因工程与种质创新团队研究员王彦芳与中国科学院动物研究所研究员赵建国、金万洙合作,首先以藏猪、东北民猪、五指山猪和巴马香猪为研究材料,发现了抗寒品种猪(藏猪、民猪)抵御寒冷应激的机制,揭示了UCP3基因 (UCP家族成员)与白色脂肪棕色化对猪能量代谢的重要影响。该文章于今年5月发表在JMCB杂志(IF="5.988)上,王彦芳为共同通讯作者,我所助理研究员陶聪为共同第一作者。论文链接: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28486585

  在此基础上,三个研究小组进一步利用CRISPR/Cas9介导的非同源重组整合外源片段的方式,构建了UCP1基因定点(猪内源UCP1假基因位点)敲入猪,实现了UCP1基因在猪白色脂肪组织的特异表达。试验结果表明,UCP1猪在急性冷刺激情况下的体温维持能力显著优于野生型猪。生长性能测定结果显示UCP1基因敲入猪脂肪率显著降低,背膘厚度显著降低,瘦肉率显著上升。进一步对基因敲入猪进行了活动量和代谢率的测定,结果表明在正常状态下,UCP1在猪白色脂肪中的表达对猪的生理活动及能量代谢均无影响。分子机制解析发现UCP1基因通过促进脂肪水解从而使脂肪沉积减少。此项研究为猪的新品种培育提供了良好的素材。相关论文于2017年10月23日在线发表于PNAS杂志,王彦芳为该文的共同通讯作者。论文链接:http://www.pnas.org/content/early/2017/10/17/1707853114.abstract。文章发表后得到了国内外媒体的广泛关注,国际著名期刊Science、美国最大公众广播电台National Public Radio(NPR)以及新华网都做了相应的报道。(通讯员:王冰源)


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