传统育种技术在提升猪生长速度、瘦肉率等重要经济性状方面成效显著,但由于抗病性状难以度量、易受非遗传因素干扰,其遗传改良一直是育种面临的重大挑战。基因编辑技术是实现抗病育种的有效手段,本研究围绕猪干扰素负调节因子TRIM29基因,旨在增强猪的I型干扰素天然免疫应答,建立了一种新的广谱抗病基因编辑育种策略。主要研究结果如下:
(1)创制了TRIM29基因编辑猪,证实其具备增强的I型干扰素应答能力。首先探索了TRIM29基因与病毒感染的关系,发现干扰或敲除TRIM29可赋予细胞和动物对多种DNA和RNA病毒的抗性。进一步利用体细胞基因编辑与核移植技术,成功制备了TRIM29基因敲除的克隆猪。通过PRV攻毒实验发现,TRIM29基因编辑猪在病毒感染后表现出增强的I型干扰素应答能力,进而显著抑制PRV在体内的增殖。与同龄同种野生型对照猪相比,基因编辑猪疾病感染症状更轻、死亡率降低、排毒水平和体内病毒载量均显著下降,表明其对PRV感染具有显著增强的抗性。此外,I型干扰素作为天然免疫屏障,可抵御多种病毒感染。本研究通过原代分离的猪肺泡巨噬细胞(PAM)进一步证实,TRIM29基因编辑猪的PAM细胞对VSV和TGEV感染也表现出明显抵抗力。
(2)验证TRIM29基因编辑猪的生物安全性。通过检测炎症因子水平,证实TRIM29基因编辑猪在正常生理状态下炎症水平未升高。同时,利用细菌脂多糖诱导的炎症模型实验显示,TRIM29基因编辑的PAM细胞炎症反应水平与野生型对照相当。以上结果表明,TRIM29基因编辑在赋予猪抗病力的同时,未引发炎症水平升高,证实了该位点的生物安全性。
该研究成功创制出一种具有广谱抗病潜力的种猪育种新材料。这是该团队继2017年获得CD163基因编辑抗蓝耳病猪之后,在抗病育种领域有重要应用前景的重大新进展。华南农业大学动物科学学院在读博士生杨晓辉为论文第一作者,吴珍芳教授与杨化强副研究员为共同通讯作者。宋长绪研究员和蔡更元研究员对项目给予重要指导,温氏集团/中芯种业为抗病猪的培育提供了关键支持。
论文链接:
https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1014023