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体细胞核移植（Somatic cell nuclear transfer,SCNT）,又称体细胞克隆,作为动物细胞工程的重要技术手段之一,其开发和利用对于动物育种及再生医学都有重要的意义。端粒位于染色体的末端,由高度重复的TTAGGG序列组成,能够维持染色体的稳定性。端粒在细胞生长、发育分化以及细胞重编程方面起重要作用。然而,端粒在SCNT胚胎发育中的作用过程及其机制未见详细报道。为了探究SCNT动物中可能发生的端粒重编程事件,我们设计了三部分试验:首先,以卵胞质内单精子注射（Intracytoplasmic sperm injection,ICSI）胚胎为对照,检测小鼠SCNT胚胎中端粒长度的动态变化以及端粒长度对胚胎发育的影响,并且在牛和羊SCNT胚胎中进行验证;其次,筛选小分子化合物,希望寻找到促进SCNT胚胎端粒延伸的方法;最后,将经小分子处理过的SCNT胚胎进行胚胎移植,检测其对克隆小鼠出生效率的影响。主要结果如下:（1）SCNT胚胎与ICSI胚胎中端粒的延伸主要发生在合子基因组激活（Zygotic genome activation,ZGA）时期,但SCNT胚胎中端粒的长度显著低于ICSI胚胎。通过胚胎活检和端粒长度检测,我们发现SCNT胚胎中端粒的长度直接决定胚胎的发育质量。（2）分别向胚胎培养液中添加小分子化合物曲古抑菌素A（Trichostatin A,TSA）、氮胞苷（Azacitidine,Aza）、褪黑素（Melatonin）、维生素C（Vitamin C,Vc）、丁酸钠（Sodium butyrate,NaB）、MEK抑制剂（Mirdametinib,PD0325901）以及低氧（5%O2）的培养环境,我们发现曲古抑菌素A、褪黑素、丁酸钠、PD0325901以及低氧培养环境（5%O2）均能使SCNT胚胎的端粒相对长度显著延伸,其中褪黑素的作用最为显著。经端粒qPCR和Q-FISH检测发现,褪黑素能使SCNT胚胎的端粒长度延伸至对照组的2倍,并将SCNT囊胚的发育率由10.89%提升至58.12%。（3）进一步通过单细胞转录组测序（Single-cell RNA sequencing,scRNA-seq）发现,褪黑素处理的SCNT胚胎的转录组接近于ICSI胚胎,且褪黑素能够促进SCNT胚胎中ZGA事件的发生。对差异表达基因（Differentially expressed genes,DEGs）进行分析,我们发现褪黑素能够显著激活SCNT胚胎中端粒相关基因Zscan4和Tcstv3的表达。（4）为进一步验证褪黑素在SCNT胚胎中的作用,我们构建了Zscan4的体外转录载体,当SCNT胚胎中直接注射Zscan4的mRNA时,SCNT胚胎中的端粒长度得到显著延伸。但注射Zscan4的SCNT胚胎发育能力不如褪黑素处理组高,其原因是褪黑素除促进端粒延伸外,还能够降低SCNT胚胎中活性氧（Reactive oxygen species,ROS）的水平。（5）免疫荧光（Immunofluorescence,IF）及免疫印迹（Western blot,WB）结果显示,褪黑素处理后,SCNT胚胎中转录抑制性组蛋白H3K9me3修饰和DNA甲基化程度都有所下降,而抑制性组蛋白H3K27me3修饰没有显著性的变化。此外,我们还发现DNA去甲基化酶Tet3的表达在褪黑素处理组中显著上调。并且,我们在牛和羊的克隆胚胎中得到了一致的结果。（6）褪黑素能使尾尖成纤维（Tail-tip fibroblasts,TTFs）细胞产生的克隆小鼠出生率从0.3%提升至0.8%。此外,我们还发现向受体假孕母鼠注射褪黑素,可以进一步提高克隆小鼠的出生率（0.3%vs.1.5%）。与对照组相比,褪黑素使卵丘（Cumulus）细胞产生的克隆小鼠的出生率提高7倍（7.1%vs.1.0%）。综上,本研究成功揭示了SCNT植入前胚胎中端粒的重编程过程及作用机制,并发现褪黑素能够促进端粒延伸,修复重编程过程中异常的表观遗传修饰和ROS水平,最终提高克隆小鼠的出生率。