动物所利用基因编辑技术培育低脂抗寒猪

　　在我国，猪肉的消费和生产占重要地位，生猪饲养量和猪肉消费量均占世界总量的一半左右，2015年中国生猪出栏7亿多头。根据《全国生猪生产发展规划（2016-2020年）》数据显示，育肥猪料肉比降低0.1，全国可节约600万吨饲料。因此，通过基因编辑技术，针对影响猪重要经济性状的主效基因进行遗传修饰，可快速降低猪的脂肪沉积、提高瘦肉率和生产效率，能够增加养猪生产的经济效益，满足消费者对高品质猪肉的需求，促进中国生猪产业的健康发展。

　　哺乳动物存在两种脂肪，储存能量的白色脂肪和消耗能量的棕色脂肪。研究表明，棕色脂肪通过消耗能量来维持体温和抵抗肥胖。解偶联蛋白1（UCP1）是棕色脂肪产热和代谢调节系统的必要条件和关键组分。在进化过程中，现代家猪的祖先在2000万年前丢失了UCP1基因，缺少棕色脂肪，这可能是新生仔猪对寒冷环境极其敏感的原因之一。仔猪因寒冷应激造成的死亡，影响了动物福利，更给寒冷地区的畜牧生产带来了经济损失。更重要的是，UCP1的缺失可能和猪易于沉积脂肪有关。脂肪的过度沉积会降低饲料报酬，增加生产成本，食用高脂肪含量的猪肉也不利于人类健康。

　　中国科学院动物研究所研究员赵建国、金万洙，以及中国农业科学院北京畜牧兽医研究所研究员王彦芳前期合作，发现了抗寒品种猪（藏猪、东北民猪）抵御寒冷应激的分子机制，揭示了UCP3基因（UCP家族成员）与白色脂肪棕色化对猪能量代谢的重要影响。在此基础上，科研团队进一步利用CRISPR/Cas9介导的非同源重组整合外源片段的方式，构建了UCP1基因定点（猪内源UCP1假基因位点）敲入猪，实现了UCP1基因在猪白色脂肪组织的特异表达。试验结果表明，UCP1猪在急性冷刺激情况下的体温维持能力显著优于野生型猪，能更好的抵抗寒冷环境。生产性能测定结果显示，UCP1转基因猪脂肪率显著降低（减少4.89%），背膘厚度显著降低（减少2.4mm），瘦肉率显著增加（增加3.38%）。进一步对转基因猪进行活动量和代谢率测定，结果表明在正常状态下，UCP1在猪白色脂肪中的表达对猪的生理活动及能量代谢无影响。分子机制解析发现，UCP1基因通过促进脂肪水解从而使脂肪沉积减少。

　　上述工作确认了猪的内源UCP1基因的缺失，揭示了UCP1基因对猪脂肪代谢的影响机制，发现UCP1在猪的白色脂肪中表达，可以减少脂肪沉积，从而增加瘦肉率，同时提高猪的抗寒能力，为猪的新品种培育提供良好素材，也为通过基因编辑技术改良猪的数量性状提供了概念验证。相关研究成果以Reconstitution of functional UCP1 using CRISPR/Cas9 in the white adipose tissue of pigs decreases fat deposition and improves thermogenic capacity为题，在线发表在PNAS上。

　　研究工作得到了中科院战略性先导科技专项、国家转基因专项、国家自然科学基金、国家基础研究计划和国家高技术研究发展计划（863计划）等的资助。