近日，动物医学院家畜胚胎工程研究团队苏建民教授课题组联合西宁市动物疫病预防控制中心在自然指数（Nature index）期刊《 Journal of Biological Chemistry 》杂志发表题为“Single-cell RNA-seq and single-cell bisulfate-sequencing reveal insights into yak pre-implantation embryogenesis”的研究论文。该研究首次构建了牦牛卵母细胞、附植前各期胚胎单细胞转录组和全基因组甲基化图谱，筛选出一系列早期胚胎发育过程中关键调控基因及甲基化调控的胚胎发育相关基因，将有助于加深对牦牛早期胚胎发育过程调控机制的理解，并为提高家畜繁殖效率提供理论依据。

牦牛是我国青藏高原地区最重要的畜种也是重要的运输工具，但其繁殖力低下，显著制约了当地牦牛产业的发展。其中附植前早期胚胎死亡是造成牦牛不孕和繁殖率低下的一个主要原因，因此筛选鉴定牦牛早期胚胎发育关键调控基因，理解牦牛早期胚胎表观重编程事件，将为提高牦牛繁殖效率提供理论依据。

哺乳动物附植前胚胎发育过程中会发生广泛的表观遗传重编程，但DNA甲基化对哺乳动物植入前胚胎的影响，以及表观遗传重编程影响转录调控网络的机制尚不清楚。该研究首次利用全基因组甲基化测序和转录组测序分析了牦牛卵母细胞和早期胚胎在不同发育阶段的基因表达和DNA甲基化，描述了母体转录本降解特征，确定了牦牛胚胎基因组激活时期，并绘制了对胚胎发育至关重要的表观遗传重编程事件。通过与人、牛、小鼠多物种加权基因共表达网络分析，识别了31个保守的母系hub genes和39个保守的合子hub genes，包括SIN3A、PRC1、HDAC1/2和HSPD1。通过单细胞DNA甲基化和转录组联合分析，进一步确定了43个与胚胎发育相关的关键甲基化驱动基因，如AURKA、NuSAP、CENPF和PLK1。最后通过功能验证进一步确定，与表观遗传修饰相关的组蛋白去乙酰化酶HDAC1/2对胚胎发育至关重要，以及去泛素化酶USP7是牦牛早期胚胎发育关键的调控蛋白。

牦牛附植期各期胚胎全基因组甲基化图谱

我校动物医学院苏建民教授和刘军教授为该研究的通讯作者。苏建民教授指导的已毕业博士研究生余彤为论文的第一作者，已毕业硕士生安全利、程宇尧、姜现垒、贾慧群在牦牛体外胚胎生产和样品制备中做出重要贡献。西宁市动物疫病预防控制中心（西宁市畜牧兽医站）张成图、吴英、孟茹、陈永忠、王淑琴和王海龙等人为本项目提供了资金支持、牦牛卵巢样品采集、实验室支撑和技术指导等。

本研究由国家重点研发计划项目、青海省自然科学基金和陕西省杰青人才项目等支持。

原文链接：https://www.jbc.org/article/S0021-9258(23)02590-5/fulltext