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近年来,基于CRISPR/Cas9等基因编辑技术对动、植物基因组进行精确定点改造的基因工程方兴未艾。在动物育种方面,基因编辑技术可以大大缩短育种年限,改良畜禽的生产性能。被称为“明星基因”的肌肉生长抑制素(Myostatin,MSTN)可以负向调节动物肌肉的生长,进而改良肉的品质和产量。本课题组前期利用CRISPR/Cas9技术获得了一批MSTN基因编辑绒山羊,但尚未开展科学而系统的分子生物学评价。本试验以MSTN基因敲除的陕北白绒山羊为研究对象,通过不同方法检测其生产性能,并利用蛋白质组学和代谢组学分析对肌肉组织进行分子生物学评价。其中生产性能的检测包括血液生理生化指标、体尺数据、屠宰性能、肉品质分析和组织形态学分析;分子生物学评价包括利用深度测序分析基因编辑效率,利用同位素标记相对和绝对的定量技术和液相色谱串联质谱技术分别对肌肉进行蛋白质组学和代谢组学分析。本试验以4只MSTN基因敲除绒山羊(#02、#30、#34、#40)为试验组,3只野生型绒山羊(#08、#12、#14)为对照组,所得主要结果如下:1.生产性能测定和组织切片形态学观察。组织形态结构与对照组无明显差异,但肌纤维纵切面面积、体尺数据、屠宰率与对照组相比,显著增高(P<0.05),表明试验组绒山羊的产肉量升高、体型较大,肌肉嫩度显著降低(P<0.05),表明肉产品的口感改变。2.MSTN基因敲除绒山羊的编辑效果评价。试验组绒山羊肌肉组织的深度测序表明,4只羊均发生了编辑,编辑类型包括不同程度的缺失和插入,编辑效率最高可达97.81%。3.肌肉蛋白质组学分析。对两组间臀部肌肉进行蛋白质组学分析,获得25种表达量差异显著的蛋白,其中7种蛋白上调,18种下调,这些差异蛋白大多数定位于细胞质基质,结构域具有与ATP结合的功能,GO分析表明差异蛋白的细胞组成富集在液泡膜和细胞质膜中,具有与突触上的小分子物质结合的分子功能,参与激素分泌和信号传递等生物过程。4.肌肉代谢组学分析。对两组间臀部肌肉进行代谢组学分析,获得13种表达量差异显著的代谢物,其中3种代谢物含量增加,10种代谢物含量减少,KEGG通路分析表明这些代谢物主要参与机体的能量合成与代谢,包括氨基酸合成、脂质代谢、磷酸戊糖途径等。综上所述,MSTN基因的敲除主要影响绒山羊能量代谢相关的生理活动,可提高生产性能,机体其余功能正常。肌肉的生长离不开能量和蛋白的供应,MSTN敲除绒山羊的肌肉生长速度加快,能量和蛋白需求更高,因此能量、蛋白代谢相关的生理活动受到影响。本研究中对MSTN基因敲除绒山羊的生产性能、肌肉蛋白质组学和肌肉代谢组学的分析表明,MSTN基因的敲除可以促进山羊肌肉生长,影响机体蛋白质和能量代谢通路,为基因编辑技术的推广应用奠定基础,为完善基因编辑动物安全评价体系提供参考。