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为解决传统氨基酸营养研究局限及母猪早期胚胎死亡率高的问题，研究人员开展了优化母猪早期胚胎发育氨基酸体系的研究。通过构建细胞模型筛选出优化体系，能提升胚胎发育相关指标，为提高母猪繁殖性能提供有效策略。
在动物繁殖领域，母猪的繁殖性能一直是备受关注的重点。早期胚胎发育状况直接关系到母猪的妊娠结局、仔猪的产后发育以及它们一生的健康。想象一下，胚胎就像一颗刚刚种下的种子，其发育的好坏决定了未来植株是否茁壮。然而，当前母猪早期胚胎死亡率较高，这成为制约母猪繁殖性能提升的关键因素。而且，传统研究在母猪氨基酸营养方面存在诸多限制，研究成本高、效率低，难以全面探究氨基酸及其代谢物对早期胚胎发育的影响，也无法确定理想的氨基酸组成和比例。在这样的背景下，开展相关研究以优化氨基酸体系，促进胚胎发育显得尤为迫切。
中国农业大学等研究机构的研究人员承担起了这一重任。他们的研究成果发表在《Journal of Animal Science and Biotechnology》上，为该领域带来了新的突破。研究人员成功建立了一种双荧光高通量筛选细胞模型，结合响应面法，优化出了适合母猪早期胚胎发育的氨基酸体系。这一体系的发现，对于提高母猪繁殖性能具有重要意义，有望为养猪业带来更可观的经济效益。
在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：一是构建细胞模型，利用猪滋养外胚层细胞系（pTr）和猪子宫内膜基质细胞系（pEECs），通过一系列操作构建了稳定表达双荧光报告基因的细胞系用于高通量筛选；二是进行动物实验，选取大量母猪进行分组饲养，观察不同氨基酸组合对繁殖性能的影响；三是开展转录组分析，对体外培养的小鼠囊胚进行测序，探究氨基酸体系影响胚胎发育的潜在机制 。
在研究结果方面：
- 细胞模型构建与筛选：通过对不同长度的 CDX2 和 TEAD4 基因启动子片段的研究，确定了能使荧光素酶活性最高的片段，分别为 1313bp 的 CDX2 启动子片段和 989bp 的 TEAD4 启动子片段，并成功构建了稳定的 pTr - CDX2/luc - TEAD4/Rluc 双荧光报告细胞系。利用该细胞系对 85 种氨基酸及其代谢物进行高通量筛选，发现犬尿氨酸（KA）、色胺（Tpm）和牛磺酸（TA）这三种代谢物能显著促进 CDX2 和 TEAD4 的表达，初步确定为促进胚胎发育的潜在代谢物。
- 氨基酸体系优化：由于筛选出的代谢物与蛋氨酸、精氨酸和色氨酸密切相关，研究人员以赖氨酸为对照，运用响应面法结合高通量筛选细胞模型，对这几种氨基酸的组合进行优化。最终得到优化的候选氨基酸体系，即赖氨酸 1.87mmol/L、蛋氨酸 0.82mmol/L、色氨酸 0.23mmol/L、精氨酸 3mmol/L，比例为 1:0.43:0.12:1.60。体外实验表明，该氨基酸体系能显著提高早期胚胎发育相关关键基因的表达，增强体外胚胎黏附能力。
- 转录组分析揭示机制：对添加候选氨基酸体系培养的小鼠囊胚进行转录组分析发现，该体系可能通过激活 FoxO 信号通路来调节细胞周期进程和分化，同时上调了溶质载体（SLC）超家族相关基因的表达，增强了囊胚的营养运输和吸收能力，从而促进早期胚胎发育。
- 母猪实验验证：在母猪实验中，用更具成本效益的 N - 氨甲酰谷氨酸（NCG）替代精氨酸，通过响应面法优化得到母猪妊娠早期最佳的日粮氨基酸需求为 0.71% 赖氨酸、0.32% 蛋氨酸、0.22% 色氨酸和 0.10% NCG，优化后的日粮氨基酸体系比例与细胞模型优化结果基本一致。而且，添加该优化氨基酸体系的日粮显著增加了母猪的总产仔数、活产仔数和窝重。
在研究结论与讨论部分，研究人员建立的双荧光高通量筛选细胞模型，为高效识别促进胚胎发育的潜在营养素提供了有力工具。优化后的氨基酸体系，无论是在细胞水平还是动物实验中，都展现出了对早期胚胎发育和着床的促进作用。这一研究成果不仅克服了传统氨基酸营养研究的局限性，还为提高母猪繁殖性能提供了切实可行的策略，在养猪生产实践中具有广阔的应用前景，有望推动整个养猪业的发展，提高养殖效益。
