創新發展綠色草原畜牧業
——記省部共建草原家畜生殖調控與繁育國家重點實驗室

省部共建草原家畜生殖調控與繁育國家重點實驗室（以下簡稱“實驗室”）依托內蒙古大學建立，為提升草原家畜繁殖效率、選育草原家畜新品種、建立草原生態養殖模式，以及內蒙古畜牧業轉型升級、增強競爭力提供科技支撐。生物學作為內蒙古大學建校初期就設立的6個學科之一，始終秉承首任校長烏蘭夫提出的“面向草原，旁及農林”的辦學方針，堅持立足科學前沿，以研究和解決我國北方地區草地動植物資源及農牧業生產中的重大關鍵問題為目標。實驗室在1986年由旭日干院士倡導成立的實驗動物研究中心基礎上，經過幾代人的不懈堅守和不斷探究，逐步建立和發展起來，如今已經成績斐然。

開啟中國畜牧業高質發展路

內蒙古自治區橫跨東北、華北和西北地區，東西直線距離2400公里。內蒙古草原家畜與草地遺傳資源極為豐富，擁有豐富的動植物基因庫，是我國重要的草牧業生產基地。其中，蒙古牛、蒙古羊、蒙古馬、蒙古駝等蒙古系地方品種廣泛分布于我國東北、華北和西北等省區。內蒙古草原面積達8666.7萬公頃（13億畝），占全國草原面積的1/4，生長著1000多種飼用植物，草地資源生物總儲量約為680.8億千克，居全國五大草原之首，是我國最大的天然牧場。

內蒙古草原上的牛群

立足內蒙古自治區家畜資源優勢，內蒙古大學實驗動物研究中心率先開展了以家畜體外受精技術為主的哺乳動物生殖生物學與繁殖生物技術研究。1989年3月，在旭日干的主持下，實驗室成功培育出我國第一例試管綿羊；同年8月，成功培育出我國第一例試管牛。2000年8月，實驗室被遴選為“哺乳動物生殖生物學及生物技術教育部重點實驗室”。2009年，實驗室成為“哺乳動物生殖生物學及生物技術省部共建國家重點實驗室培育基地”。

實驗室經過數年的努力，在科學研究、學科建設、團隊建設與人才培養，以及開放交流與運營管理等方面均取得了突出成就。實驗室在生殖生物學基礎研究方面，重點開展了生殖細胞的發生機制、受精機制、早期胚胎發育機制、體細胞克隆機制、著床發生機制等研究，取得了若干創新性成果；完善了體細胞克隆研發體系，牛、羊體細胞克隆理論研究與集成技術處于國際領先水平；形成了以牛、羊及小鼠為研究對象的精原干細胞、胚胎干細胞、組織干細胞與誘導多能性干細胞研究團隊；高產優質肉牛與高產絨量絨山羊新材料研制與新品系選育取得國際領先的研究成果。

在各方的大力支持下，2017年9月，依托內蒙古大學，以實驗動物研究中心為主體，整合生命科學學院與物理科學與技術學院相關科研力量，科技部批準實驗室成為“省部共建草原家畜生殖調控與繁育國家重點實驗室”。實驗室立足內蒙古，面向全國，瞄準國際前沿，發揮內蒙古地區家畜遺傳資源優勢，以草原家畜生殖調控與繁育領域中的重大科學問題為導向，開展基礎和應用基礎研究，在家畜生殖調控、遺傳繁育和遺傳與環境互作三大研究方向，創新生殖調控理論、創新育種技術、解決繁殖瓶頸問題。

實驗室堅持科技創新，堅持特色發展，發揮人才與技術優勢，固本強基、守正創新，加強隊伍建設和實驗條件建設，建立健全運行管理機制，著力解決草原畜牧業發展的關鍵共性問題和關鍵技術，服務于畜牧業發展與草原保護“雙贏”的總體戰略目標，支撐引領我國綠色草原畜牧業科技創新和可持續健康發展，提高自治區自主創新能力，帶動區域創新體系建設，筑牢北方生態安全屏障，為我國乃至全球的現代畜牧業發展作出重要貢獻。

揭示生殖健康新成果

母親的營養攝入和機體代謝對胎兒和新生兒的健康有著重要且長遠的影響。母體微生物代謝物和衍生物在母胎互作及后代發育中扮演著至關重要的角色。然而，母胎溝通的關鍵“黑匣子”仍存在許多懸而未決的問題，人類遠未了解它對后代的健康產生的長期影響和意義。卵泡是維持哺乳動物卵巢功能的基本單元，原始卵泡庫的儲備決定了雌性生殖周期長度。原始卵泡庫的大小在胎兒期已確定，出生后不再更新，且隨著年齡的增長，原始卵泡被不斷激活和耗竭。

2023 年年底，實驗室課題組在國際期刊《自然·通訊》（Nature Communications）上發表重要研究成果。相關研究發現孕期母體高脂肪飲食會引起母體腸道微生物代謝物維生素B1不足，導致雌性后代的生殖細胞線粒體功能異常和顆粒細胞增殖受損，進而影響原始卵泡庫的形成。通過補充維生素B1可以促進雌性后代卵巢中乙酰輔酶A代謝，從而促進組蛋白乙?；揎椇腿旧|可及性，增強線粒體功能，提高顆粒細胞增殖，恢復原始卵泡的儲備。這項研究揭示了孕期母胎界面的非配子傳遞途徑在雌性后代生殖健康中的長遠影響。

課題組發現孕期高脂飲食組的后代在出生后體重、體長和卵巢大小方面明顯低于正常飲食組。重要的是，這些后代的原始卵泡數量顯著減少，且性成熟后的卵母細胞質量和發育潛力也顯著降低。隨后，通過對母體血清代謝組學和腸道菌群的16S rDNA測序分析發現，孕期高脂肪飲食引發了母體腸道菌群失調和血清維生素B1不足。糞菌移植（Fecal microbiota transplantation）實驗證明，孕期高脂飲食導致的菌群紊亂降低了腸道中維生素B1的載體蛋白SLC19A3的表達，進而導致母體血清中維生素B1不足。

課題組通過單細胞轉錄組測序技術深入分析，發現在高脂飲食組中，后代生殖細胞的線粒體功能異常，氧化磷酸化相關基因表達顯著下調。由于維生素B1的活性形式焦磷酸硫胺素（TPP）是細胞中丙酮酸脫氫酶復合物E1（PDC-E1/PDH）的重要輔酶，后者主要負責促進丙酮酸轉化為乙酰輔酶A，因此推測維生素B1不足影響乙酰輔酶A合成以降低線粒體功能。進一步研究發現，母體維生素B1不足導致后代卵巢中PDH活性、乙酰輔酶A及組蛋白乙?；斤@著下降；而補充維生素B1可以恢復線粒體功能。

原始卵泡形成需要顆粒細胞增殖并侵入以包裹單個卵母細胞，通過應用ATAC測序和單細胞聯合分析技術，課題組研究研究人員發現在維生素B1不足時，顆粒細胞細胞周期相關基因的啟動子區域染色質可及性顯著降低，顆粒細胞中增殖標記EdU陽性的數量顯著減少，而補充維生素B1可以恢復顆粒細胞增殖。

這項研究為保護下一代健康提供了新的治療思路，即通過補充維生素B1來預防母體高脂肪飲食對雌性后代生殖健康的影響。