基本信息
- 项目名称：
- 卵内注射rhIGF-1对鸭胸肌早期发育及FST基因表达的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目拟探讨卵内注射应用于鸭胚肌肉发育研究的可行性。改良了卵内注射技术，成功建立起一套将外源物质导入鸭胚以研究其肌肉发育的卵内注射技术。首次发现卵内注射IGF-1以浓度依赖的方式上调肌肉发育基因FST的表达进而促进鸭胚肌肉发育。 本项目为禽类胚胎肌肉发育研究建立了一个切实可行的技术平台。项目取得的部分成果已发表在国内畜牧行业知名杂志上，能对禽类胚胎肌肉发育的研究起到显著推动作用。
- 详细介绍：
- 研究背景： 卵内注射是指将外源物质注射到孵化过程中的禽类胚胎从而影响其代谢的一项技术。近年来，卵内注射技术的主要应用在动物医学中抗体的制取和不同营养物质（如某些氨基酸）对胚胎的生长发育的促进的研究上。而对鸭的相关研究还未见报道。 胰岛素样生长因子（insulin growth factor-1, IGF-1）被证实与肌肉发育密切相关。rhIGF-1基因的多态性与肌肉产量的相关已在牛、猪、羊、鸡等动物中被报道，是近些年研究的热点之一。但是涉及到rhIGF-1与肌肉发育相关基因的关系研究还比较少，关于rhIGF-1调控肌肉发育的具体机理还不清楚。这些实验多数在细胞水平上研究，在个体水平上以上基因的相关关系是否也遵循于此还不清楚。并且，卵内注射rhIGF-1是否影响鸭肌肉的发育至今还未见任何报道。 研究原理： 动物肌肉的形成源自于胚胎时期成肌细胞的增殖与分化。在胚胎发育过程中，成肌细胞增殖分化为肌纤维，其数量在胚胎时期就基本固定下来，动物出生后将不再增加，而出生以后肌肉产量的增加主要缘于肌纤维变粗和变长。我们利用了禽类胚胎发育和孵化特点，在早期补充生长因子，影响成肌细胞的发育，进而影响肌纤维的数量，最终影响禽类出生后肌肉产量。 研究意义： 1、摸索卵内注射技术在鸭胚肌肉发育研究上的应用 2、研究卵内注射rhIGF-1对鸭肌肉早期发育的影响 研究内容： 1. 结合鸭胚胎发育和孵化特点，通过对鸭胚不同部位（卵白、卵黄囊、羊膜腔、尿囊、尿囊血管、气室）注射不同浓度生理盐水，检测鸭胚发育情况（死亡率、健雏率等）来探索卵内注射技术在鸭胚研究上的效果； 2. 通过卵内注射不同浓度的rhIGF-1，实时定量检测肌肉发育重要基因Follistatin的表达变化，同时利用组织切片显微技术观察鸭胚肌肉组织形态及肌纤维的变化，研究卵内注射rhIGF-1对鸭肌肉早期发育的影响。 标志性成果： 1. 形成一套适合鸭胚肌肉发育研究的卵内注射技术，填补了该领域的空白。形成论文《家禽胚蛋注射技术的应用》，刊登于《中国家禽》杂志。 2. 发现卵内注射IGF-1可以明显促进鸭胸肌发育，首次发现IGF-1以浓度依赖方式调控Follistatin基因的表达，证实卵内注射可以作为禽类胚胎期肌肉发育研究的技术平台。形成论文《鸭胚卵内注射rhIGF-1对其出壳后Follistatin基因表达及胸肌发育的影响研究》，刊登于《畜牧兽医学报》杂志。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 研究卵内注射rhIGF-1对鸭肌肉早期发育的影响 探索卵内注射技术在鸭胚肌肉发育研究上的应用 本研究拟通过对鸭胚不同部位（卵白、羊膜腔、尿囊、气室等）注射不同浓度rhIGF-1，检测鸭胚发育情况来探索卵内注射技术在鸭胚研究上的效果；并实时定量检测肌肉发育重要基因FST的表达变化；同时，利用组织切片显微技术观察鸭胚肌肉组织形态及肌纤维的变化，研究卵内注射rhIGF-1对鸭肌肉早期发育的影响。
科学性、先进性及独特之处
- 首次应用卵内注射技术对鸭肌肉发育的影响进行研究，结果表明，鸭胚胎发育中期卵内注射rhIGF-1可以通过上调FST基因表达量，从而在一定程度上促进了肌纤维的生长发育，且rhIGF-1对FST的调控作用以浓度依赖的方式进行，高浓度的rhIGF-1导致FST的高表达和肌肉发育的促进作用。 摸索出了一套成熟的适合鸭胚卵内注射技术，弥补了这一领域的空白。
应用价值和现实意义
- 为进一步提高鸭肌肉的增重，进而提升鸭肌肉产量的研究提供了理论依据； 为研究禽类胚胎疫苗预防接种、外源因子对胚胎肌肉发育等的研究提供了一个切实可行的实验平台。
学术论文摘要
- 文摘1： rhIGF-1是否以浓度依赖的方式调控FST的表达从而促进动物胚胎期肌肉发育还不清楚，本研究通过卵内注射不同浓度rhIGF-1到鸭蛋蛋白中，并检测2日龄雏鸭胸肌发育和FST表达情况，探讨其影响。结果表明，卵内注射不同浓度rhIGF-1对雏鸭重影响不显著；但雏鸭胸肌重、胸肌率随rhIGF-1注射浓度增加而升高；120 ng/ml处理组肌纤维直径和面积显著高于对照组；FST基因在雏鸭胸肌中的表达随rhIGF-1浓度增大而升高。表明高浓度的rhIGF-1导致FST高表达并促进肌肉发育。 文摘2： 受孵化后期的鸡胚疫苗接种技术的启发，美国科学家最早提出胚蛋注射的概念并获得专利。在胚蛋注射技术应用前期，主要探讨碳水化合物、氨基酸复合物等对胚胎个体生长发育的影响，致力于提高孵化率和生长性能等方面。后来有学者研究特定外源物质对某些组织发育的影响。近几年，有学者从分子水平上来研究某些因子对组织发育的作用机理，如rhIGF-1对肌肉组织中某些基因表达规律的研究。本文从不同注射位点入手，结合胚胎发育期的营养、发育特点及研究实例介绍，希望为该技术在家禽胚胎的肌肉发育研究提供参考和指导。
获奖情况
- 论文1已被《畜牧兽医学报》杂志接收 论文2也在《中国家禽》杂志2010年第32卷第16期发表
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] SCICCHITANO BM, RIZZUTO E, MUSARÒ A. Counteracting muscle wasting in aging and neuromuscular diseases: the critical role of IGF-1[J]. Aging, 2009, 1(5):451-457. [2] ADAMS GR, MCCUE SA. MCCUE. Localized infusion of IGF-I results in skeletal muscle hypertrophy in rats [J]. J Appl Physiol, 1998, 84(5):1716-1722. [3] RABINOVSKY ED, GELIR E, GELIR S, and et al. Targeted expression of IGF-1 transgene to skeletal muscle accelerates muscle and motor neuron regeneration [J]. FASEB J, 2003, 17(1):53-55. [4] MIYAKE M, HAYASHI S, SATO T, and et al. Myostatin and MyoD family expression in skeletal muscle of IGF-1 knockout mice [J]. Cell Biol Int, 2007, (10):1274-1279. [5] KOTA J, HANDY CR, HAIDET AM, and et al. Follistatin Gene Delivery Enhances Muscle Growth and Strength in Nonhuman Primates [J]. Sci Transl Med, 2009, 1(6):6ra15.
同类课题研究水平概述
- 目前，国内外鸭业生产蓬勃发展，饲养的肉鸭以大型肉鸭为主，尽管早期生长迅速，但存在脂肪率高和瘦肉率低的缺点，越来越不能满足人们的需求。因此，如何进一步提升肉鸭的肌肉产量是当前生产和育种实践中首要考虑的问题。动物的肌肉主要在胚胎发育过程中形成，首先由成肌细胞经过增殖分化形成肌纤维。肌纤维是肌肉的基本单位，其数量在胚胎发育时期就固定下来，动物出生后主要是肌纤维的增粗增长。因此，研究胚胎时期肌肉的发育对提升动物的肌肉产量具有重要的意义。 鸟类胚胎在体外发育。在胚胎的发育过程中，依次形成尿囊膜、卵黄膜和绒毛膜，分别起到容纳胚胎的代谢产物、供给胚胎发育的营养和保护胚胎的作用。鸟类胚胎发育前期，营养供给主要依赖卵黄膜的血管对蛋黄的吸收，在胚胎发育的后期，主要依赖蛋清供给营养。近年来，卵内注射技术的主要应用在动物医学中抗体的制取和不同营养物质（如某些氨基酸）对胚胎的生长发育的促进的研究上。医学方面。截止到上个世纪90年代，用尿囊膜内注射生产抗体已被广泛的认可并在生产中实践应用；营养方面，该技术的研究最早于2003年被美国科学家Uni和Ferket提出，他们研究了24日龄火鸡的胚胎中注射HMB营养液对火鸡体重、胸肌都增加的作用。而对鸭的相关研究还未见报道。 胰岛素样生长因子（insulin like growth factor, IGF）被证实与肌肉发育密切相关。IGF基因的多态性与肌肉产量的相关已在牛、猪、羊、鸡等动物中被报道，是近些年研究的热点之一。结合卵内注射技术探讨IGF与禽类胚胎肌肉发育是近几年才被探讨的实验方法，具有非常好的实用性。Hakan等人（2006）研究了蛋清注射rhIGF（重组人胰岛素样生长因子）对肌肉发育的影响。但是涉及到IGF与肌肉发育相关基因的关系研究还比较少，关于IGF调控肌肉发育的具体机理还不清楚。这些实验多数在细胞水平上研究，在个体水平上以上基因的相关关系是否也遵循于此还不清楚。并且，卵内注射IGF是否影响鸭肌肉的发育至今还未见任何报道。 因此，本研究拟在13日龄鸭蛋蛋清注射不同浓度的rhIGF-1，研究其对鸭肌肉发育的影响，以及在分子水平上探讨注射rhIGF-1对肌肉发育重要基因FST的影响，为进一步提升鸭肌肉产量的育种研究提供理论依据，也探索一套将外源物质导入鸭胚蛋以研究其肌肉发育的卵内注射技术。
