项目名称良种牛羊胚胎高效发育与排卵控制技术

项目名称：良种牛羊胚胎高效发育与排卵控制技术 推荐单位：中国农业大学项目简介：长期以来，良种覆盖率低严重影响了我国畜牧养殖业的生产效率和产业竞争力。牛、羊等单胎动物，由于自然繁殖速度慢，母畜繁殖障碍发生率高，这一问题更加突出。近二十年来，国内外相继将牛羊体外胚胎生产和母畜批次化生产列为产业研发重点。然而，牛羊体外胚胎生产和母畜批次化生产分别面临卵母细胞体外成熟、胚胎体外发育以及排卵控制等技术瓶颈，影响了技术效率和技术稳定性，制约了产业规模化应用。针对上述问题，本团队历时16年，在卵母细胞核质成熟同步化、胚胎发育异常校正、精准排卵控制等方面取得了创新性成果：1.揭示了牛、羊卵母细胞减数分裂阻滞机制，在此基础上发明了“三步法”卵母细胞体外成熟方法，创立了卵母细胞高效成熟技术。率先阐明C型钠肽（CNP）是牛、羊卵母细胞减数分裂阻滞的核心因子，并揭示CNP直接作用卵母细胞抑制减数分裂的独特通路以及调节线粒体行为的功能。据此，首创了基于CNP预处理的“三步法”卵母细胞体外成熟技术，解决卵母细胞体外成熟核质不同步的难题，大幅提高了卵母细胞成熟质量。该体系首次将动物内源性因子作为减数分裂抑制剂，从根本上避免了化学抑制剂导致的卵母细胞和胚胎毒副作用。该技术2018年获美国专利，使我国在该领域率先拥有了核心知识产权，并为牛、羊体外胚胎高效生产技术奠定了基础。2.发现了体外受精引发雌性胚胎死亡的原因及其机理，破解了困扰本领域近三十年的难题，建立了体外胚胎高效生产技术体系，为我国良种牛羊快速扩繁提供了技术支撑。胚胎发育异常，特别是雌性胚胎死亡是长期困扰体外受精技术的瓶颈。通过七年研究，在国际上率先揭示因体外发育环境缺少输卵管旁分泌因子--视黄酸，引起了部分雌性胚胎X染色体失活不足，进而导致雌性胚胎死亡。据此创建了视黄酸添加培养技术，攻克了体外受精雌性胚胎死亡的难题。进一步，优选筛选出胚胎发育需要的输卵管旁分泌因子GSH、melatonin、FGF2、VC、α-KG等。在上述工作基础上，通过集成“三步法”卵母细胞体外成熟方法，建立了高效的牛、羊体外胚胎生产技术体系，研制形成了国家标准和企业标准，该体系已在内蒙、陕西等地用于良种肉羊、奶山羊的规模化扩繁。3.发明了精准排卵控制方法，开发了氨基丁三醇前列腺素F2a等配套新兽药，建立了肉牛双犊生产技术和奶牛定时输精生产技术，扭转了规模化奶牛场繁殖率持续下滑的局面，提高了奶牛养殖经济效益。首创了基于雌激素负反馈机制，利用高浓度雌激素抑制FSH的方法，打破卵泡优势化，建立了精准排卵控制技术，并获美国专利。采用全新固相合成、集成超滤等工艺，通过优化筛选催化剂，开发了国家二类新兽药氨基丁三醇前列腺素F2a原药、氨基丁三醇前列腺素F2a注射液、国家三类新兽药戈那瑞林、戈那瑞林注射液。在此基础上，率先在国内研究制定了母牛定时输精技术规程，并获得了团体标准。在北京三元、上海光明、伊利、蒙牛等规模化牛场得到大规模应用，平均每头奶牛减少产犊间隔达11天，扭转了规模化奶牛场由于单产提高而繁殖率持续下滑的问题，取得了良好的经济效益和社会效益。该项目获发明专利8项，其中国际专利2项，制定团体标准1项、企业标准2项，发表SCI论文38篇，部分研究成果发表在PNAS、NatureCommunication、CellResearch等国际知名综合性或重要专业。通过项目技术的产业化应用，显著增加了良种牛羊的扩繁效率。推广应用情况：项目自实施以来，发明的技术成果已通过自我实施、专利转让、技术服务等方式实现了产业化生产和应用：（1）奶牛定时输精技术：目前已在内蒙古、北京、上海等我国规模化养殖牧场推广应用，增加了牛群的产奶高峰数量，同时还大大简化查清配种流程，节约了奶牛发情鉴定的人工成本，大幅提高了规模化养殖牧场繁殖生产效率。。（2）牛、羊体外胚胎生产技术：体外胚胎高效生产技术可以充分挖掘羔羊和淘汰种母羊卵巢上的卵母细胞资源，从而提高种羊原有的繁殖能力。目前在主要内蒙古、陕西等羊业养殖地区进行推广应用。主要完成人情况田见晖，博士。教育部长江学者特聘教授、中组部万人计划领军人才。专业：动物遗传育种与繁殖；行政职务：校科研院常务副院长；技术职称：教授；工作单位：中国农业大学。对本项目技术创造性贡献：作为项目第一完成人，负责项目的总体设计与组织实施，对项目技术创造性的具体贡献包括：①阐明C型钠肽（CNP）是牛卵母细胞减数分裂阻滞的核心因子，并揭示其独特的抑制减数分裂抑制通路，首创CNP预处理的“三步法”卵母细胞体外成熟技术，2018年获美国专利；②揭示视黄酸缺失引起X染色体失活不足，导致雌性胚胎死亡的机制，创建视黄酸添加培养技术，解决雌性IVF胚胎死亡的难题；③基于雌激素负反馈机制，首创了利用高浓度雌激素抑制FSH的方法，建立了精准排卵控制技术，2016年获美国专利。研究制定了母牛定时输精技术规程，获得团体技术标准。张家新，博士。专业：动物遗传育种与繁殖；行政职务：无；技术职称：教授；工作单位：内蒙古农业大学。对本项目技术创造性贡献：阐明C型钠肽（CNP）是羊卵母细胞减数分裂阻滞的核心因子，以及CNP调节羊卵母细胞线粒体行为的特殊功能，发明了CNP预处理的羊卵母细胞体外成熟技术，获国家发明专利；创制高效的羊体外胚胎生产技术，参与制定《羔羊体外胚胎生产-移植技术规程》，将新技术体系用于内蒙、陕西等地良种肉羊、奶山羊、奶牛的规模化扩繁。安磊，博士，曾获“中组部万人计划青年拔尖人才”。专业：动物遗传育种与繁殖；行政职务：无；技术职称：教授；工作单位：中国农业大学。对本项目技术创造性贡献：阐明DNA甲基化修饰异常、miRNA表达紊乱等表观修饰错误，对IVF胚胎线粒体、细胞骨架等亚细胞结构和功能的影响，据此筛选VC、α-KG、FGF2、melatonin、GSH等可以校正IVF胚胎表观修饰和亚细胞功能的旁分泌因子及小分子物质，构建高效、安全的IVF培养体系。朱化彬，博士。专业：动物遗传育种与繁殖；行政职务：研究室主任；技术职称：研究员；工作单位：中国农业科学院北京畜牧兽医研究所；完成单位：中国农业科学院北京畜牧兽医研究所。对本项目技术创造性贡献：阐明内源性抗氧化物质melatonin、GSH等对牛卵母细胞体外成熟、IVF胚胎体外发育的影响机制；集成内源性抗氧化因子、表观修饰小分子调节物等，构建高效、安全的牛体外胚胎生产体系，应用于高产奶牛的高效扩繁。5.翁士乔，曾获宁波市科技进步三等奖。专业：兽医；行政职务：常务副总经理；技术职称：高级工程师；工作单位：宁波市三生生物科技有限公司。对本项目技术创造性贡献：开发了排卵控制的关键药物布舍瑞林，通过采用新的固相合成方案，有效降低生产成本。通过大量筛选最优的反应催化剂和催化条件，建立了氨基丁三醇前列腺素F2a合成新工艺，有效降低合成过程中异构体杂质的产生，提升了临床用药的安全性。相关药物分别获得国家三类新兽药证书、发明专利、生产标准。

知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态授权发明专利Methodforinducingtwincalving2.美国US9,463,220B2Oct11,2016-ChinaAgriculturalUniversityJianhuiTian,WeibinZeng,LeiAn,ShumingWang,ZhonghongWu,有效授权发明专利Methodforinvitrooocytematuration2.美国US10,011,818B2Jul3,2018-ChinaAgriculturalUniversityJianhuiTian,ZhenweiJia,JiaxinZhang,LeiAn,ZhonghongWu有效授权发明专利诱导牛生产双犊的方法1.中国ZL201310195475.62016.08.10证书号第2161204号中国农业大学田见晖；曾维斌；安磊；吴中红有效授权发明专利C型钠肽在促进牛卵母细胞体外成熟中的应用1.中国ZL201210348285.92015/05/27证书号第1676025号中国农业大学田见晖；贾振伟；张家新；安磊；吴中红有效授权发明专利来曲唑在用于制备成年牛超数排卵药物中的应用1.中国ZL201110436200.82014.11.12证书号第1517840号中国农业大学田见晖；贾振伟；吴中红；张家新；安磊有效授权发明专利来曲唑在制备激素诱导犊牛卵泡发育药物中的应用，1.中国ZL201110434833.52014.07.02证书号第1434670号中国农业大学田见晖；贾振伟；吴中红；张家新；安磊有效授权发明专利用于绵羊卵母细胞体外成熟的方法及预处理液和试剂盒1.中国ZL201410369750.62016.04.20证书号第2174447号三亚雪古丽现代生态农业综合开发有限公司张家新；赵丽霞；陈秀亮有效、权利转移授权发明专