體外胚胎生產(chǎn)是現(xiàn)代繁殖技術(shù)的核心組成部分，近年來(lái)，結(jié)合活體采卵，體外胚胎生產(chǎn)在世界范圍內(nèi)快速推廣，成為家畜遺傳改良和良種擴(kuò)繁的重要手段。然而，由于體外培養(yǎng)體系的不完善，體外生產(chǎn)胚胎的質(zhì)量遠(yuǎn)低于體內(nèi)生產(chǎn)胚。建立高效的胚胎培養(yǎng)體系存在兩方面的制約，一是對(duì)卵母細(xì)胞成熟和胚胎發(fā)育過(guò)程中代謝和代謝基因表達(dá)缺乏全面理解，二是傳統(tǒng)的代謝分析方法無(wú)法適用于家畜卵母細(xì)胞和早期胚胎，需要大量的細(xì)胞樣本。因此，利用微量技術(shù)鑒定關(guān)鍵代謝物并改良體外培養(yǎng)系統(tǒng)是家畜繁殖學(xué)領(lǐng)域的迫切需求。

中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所動(dòng)物生態(tài)與資源保護(hù)研究團(tuán)隊(duì)與四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)利用超靈敏微量代謝組學(xué)技術(shù)和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，對(duì)綿羊卵母細(xì)胞體外成熟及早期胚胎體外發(fā)育的代謝特征進(jìn)行了解析，發(fā)現(xiàn)：從GV期卵母細(xì)胞至2－細(xì)胞胚胎階段整體代謝水平呈上升趨勢(shì)，為促進(jìn)卵母細(xì)胞成熟和合子發(fā)育提供了必要的代謝底物；而在2－細(xì)胞胚胎至8細(xì)胞胚胎階段，整體代謝表現(xiàn)出安靜狀態(tài)，有助于減少氧化應(yīng)激對(duì)細(xì)胞的損傷；在8－細(xì)胞胚胎至囊胚階段，整體代謝水平又明顯增加，為早期囊胚的形成、增殖分化以及表觀修飾過(guò)程提供能量和所需的代謝底物。同時(shí)，鑒定出肉毒堿、甜菜堿和肌酸為該體外培養(yǎng)系統(tǒng)所缺失的關(guān)鍵代謝物。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，肉毒堿可促進(jìn)綿羊卵母細(xì)胞脂肪酸氧化，并降低脂質(zhì)含量和脂質(zhì)過(guò)氧化水平，同時(shí)還可以調(diào)節(jié)紡錘體形態(tài)。而甜菜堿則具有調(diào)節(jié)綿羊早期胚胎發(fā)育過(guò)程中滲透壓應(yīng)激和甲基化修飾的作用。當(dāng)聯(lián)合肉毒堿與甜菜堿添加至體外培養(yǎng)體系時(shí)，顯著提高了綿羊卵母細(xì)胞的囊胚發(fā)育率。該研究結(jié)果為提高卵母細(xì)胞成熟和胚胎培養(yǎng)提供了新的視角。

相關(guān)研究結(jié)果以?Integrated　ultrasensitive　metabolomics　and　single－cell　transcriptomics　identify　crucial　regulators　of　sheep　oocyte　maturation　and　early　embryo　development　in　vitro?為題，于9月2日在?Journal　of　Advanced　Research（綜合期刊1區(qū)Top，IF　11.4）在線發(fā)表。博士研究生潘波為論文第一作者，西北高原所楊其恩研究員和四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院周光斌教授為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（No．2021YFD1200403）和青海省重大科技專(zhuān)項(xiàng)（2021－NK－A5）等項(xiàng)目的資助與支持。

論文連接：https：／／www．sciencedirect．com／science／article／pii／S2090123224003813

論文摘要圖：綿羊卵母細(xì)胞與早期胚胎的代謝特征及其體外發(fā)育關(guān)鍵代謝物的挖掘

論文代表圖：A：關(guān)鍵代謝物肉毒堿與甜菜堿促進(jìn)綿羊卵母細(xì)胞的孤雌發(fā)育潛力；B和F：　甜菜堿可挽救滲透應(yīng)激的下綿羊胚胎的發(fā)育潛力；C、G和H：　肉毒堿可促進(jìn)卵母細(xì)胞成熟和調(diào)控紡錘體形態(tài)；D、E、I和J：肉毒堿可降低卵母細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)含量和脂質(zhì)過(guò)氧化水平。