猪早期胚胎体外发育效率低下、质量不佳,制约了猪胚胎工程技术在畜牧业和医学领域的应用。早期胚胎发育受一系列分子事件的调控,其中基因网络调控和表观遗传修饰调控是两个主要调控途径。WD重复蛋白5(WD repeat-containing protein 5,WDR5)是混合系白血病(mixed lineage leukemia,MLL)蛋白家族的核心组分,在人或小鼠细胞的转录调控、表观遗传修饰及干细胞的多能性维持与自我更新等事件中发挥重要的生物学功能。但是,关于WDR5对哺乳动物早期胚胎发育有无影响目前仍未见报道。因此,本研究通过探讨WDR5在猪着床前胚胎发育过程中的作用及其机制,以期为提高猪早期胚胎发育效率提供理论依据。首先,本研究利用TA克隆方法获得了猪WDR5编码区序列,该序列与NCBI提供的猪WDR5的预测序列相似度达99.9%;在WDR5氨基酸序列上,猪与人、小鼠的同源性最高达到99.1%,与牛同源性为98.8%,并且在WD40重复蛋白结构区域高度保守,氨基酸序列完全一致。其次,本研究利用RT-qPCR分析发现WDR5在猪主要组织中均有表达,且在睾丸组织中相对表达量最高;WDR5在猪胎儿成纤维细胞(PEF)、脂肪干细胞和诱导多能性干细胞中也均有表达,且相对表达量与细胞的分化程度呈负相关;WDR5在猪卵母细胞和着床前各期胚胎中呈现动态表达模式,在GV期卵母细胞中相对表达量最高,在8-细胞期胚胎中表达量相对最低;利用间接免疫荧光染色技术分析WDR5蛋白表达,发现WDR5在PEF中定位于细胞核和细胞质,在GV期和MII期卵母细胞中仅表达于细胞质中;WDR5在原核期到囊胚期之间的各时期胚胎的细胞核与细胞质中都有表达,囊胚阶段仅定位在细胞核上。再次,利用显微注射联合RNA干扰技术和添加蛋白抑制剂的方法,在猪孤雌激活或体外受精胚胎中敲低WDR5的表达或抑制WDR5的功能,导致囊胚发育率显著降低和囊胚总细胞数极显著减少。同时,进一步的研究结果显示,敲低WDR5会导致猪囊胚期胚胎的细胞凋亡指数显著升高,多能性相关基因表达紊乱;而且敲低WDR5引起猪着床前表观遗传修饰发生改变,导致4-细胞胚胎中H3K4me3水平显著升高,并且介导MOF引起H4K16ac水平显著降低;敲低WDR5引起猪囊胚期胚胎DNA双链断裂显著增加,并且导致DNA损伤应答的主要调控因子ATR显著上调和HR修复通路上BRCA1和MRE11A显著下调;敲低WDR5引起猪囊胚期胚胎中细胞周期负调控因子P21显著上升,并且干扰P21的表达能够部分挽救由于WDR5敲低引起的囊胚发育异常。综上所述,本研究首次揭示了WDR5对猪着床前胚胎体外发育的影响及机制,发现WDR5可以通过调控表观遗传修饰、多能性基因、细胞凋亡及维持基因组稳定性和细胞周期进程维持猪着床前胚胎的正常发育。研究结果不仅丰富了对猪早期胚胎发育分子调控机制的认识,也为进一步提高猪早期胚胎发育效率提供了理论参考。