我国生猪出栏量和消费量均位居世界首位，生猪养殖在畜牧业中占据重要地位。母猪繁殖力是影响种猪产业发展的关键因素，因此，提高母猪繁殖力不仅具有显著的经济价值，还具有重要的社会意义。这也是我国生猪育种的关键目标。在母猪妊娠早期，大约30%-40%的胚胎因发育异常而丢失。已有研究表明，卵子发生异常是导致猪早期胚胎丢失的重要原因之一。由于猪早期卵子发生主要在胚胎期完成，且缺乏有效的体外研究模型，其调控机制仍不清晰。
1月2日，国际基因组学领域权威学术期刊《Genome Biology》（IF 5-yr: 16.5）在线发表了青岛农业大学葛伟/沈伟教授课题组完成的题为“Spatiotemporal dynamics of early oogenesis in pigs”的研究论文。该研究借助单细胞RNA测序（scRNA-seq）以及空间组学技术，针对猪早期卵子发生阶段的4个时间点（E45、E55、E65以及E75），对7个卵巢切片进行了单细胞多组学分析，系统阐明了猪早期卵子发生的转录调控机制以及时空动力学特征。
研究发现，不同发育阶段的生殖细胞在早期卵子发生阶段呈现出特异性的空间分布模式，如生殖细胞在E45-E55阶段的空间位置在猪卵巢中显示出“随机”分布，而在E65-E75阶段，生殖细胞的空间位置主要集中于皮质区域。进一步利用Cell2location算法将这些不同阶段的生殖细胞映射到空间图谱上，发现生殖细胞在不同阶段的分布模式呈现出从皮质区到髓质区的梯度分布模式（cortical to medullary，C-M pattern）。
图1：猪早期卵子发生阶段的时空动力学特征
为了深入探讨不同位置的生殖细胞为什么表现出不同的细胞命运，研究团队基于不同细胞类型的空间表达谱进行了共定位分析，并结合细胞通讯分析，深入解析了组织微环境如何影响生殖细胞命运。研究结果表明，皮质和髓质区域的生殖细胞与体细胞之间的细胞间通讯模式存在明显差异。利用卵巢体外培养模型发现，皮质区体细胞和生殖细胞之间的NOTCH信号通路对于猪卵原细胞启动减数分裂程序具有重要调控作用；与此不同的是，髓质区体细胞来源的细胞外基质蛋白对于卵母细胞启动卵泡组装程序具有重要意义。
综上所述，本研究深化了对猪繁殖性状形成复杂机制的理解，并为理解组织微环境如何调控早期卵子发生中的生殖细胞命运提供了新的见解。该论文第一单位为青岛农业大学生命科学学院，学校三层次引进人才，泰山学者青年专家葛伟教授为论文第一作者兼共同通讯作者，沈伟教授为共同通讯作者。该课题得到了国家自然科学基金及山东省泰山学者人才工程资助。
原文链接：https://doi.org/10.1186/s13059-024-03464-8
来源：青岛农业大学、诺禾致源科服
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