科创中国

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本发明提供一种利用乳腺生物反应器提高乳汁中褪黑素含量的方法，其是将褪黑素关键合成酶AANAT和HIOMT基因的cDNA序列连接酪蛋白启动子，通过高效的CRISPR/Cas9系统，整合到羊的染色体基因中，通过乳腺反应器表达酶AANAT和HIOMT，从而在乳腺中合成天然褪黑素。转基因羊乳腺反应器具有较高的重组褪黑素合成酶表达水平，并且能够提高乳汁中褪黑素含量。

(一)本发明利用羊乳腺反应器合成褪黑素限速酶，从而生产天然褪黑素和褪黑素 功能乳。在将羊自身的褪黑素合成酶cDNA连接酪蛋白启动子整合到羊基因组中，最大程度地减少了转基因动物自身的外来蛋白的影响。转入的基因中无标记、无抗性基因、也无细菌载体片段，不仅避免了密码子偏好的问题，更符合转基因安全的要求。 (二)通过高效的CRISPR/Cas9系统，制作褪黑素乳腺生物反应器，获得的羊AANAT 和HIOMT基因拷贝数增加1个以上，AANAT和HIOMT蛋白表达上升。利用乳腺生产高水平天然褪黑素，不仅可以提高乳腺健康水平、生产高质量的乳汁，增强羔羊免疫力，提高羔羊成活率；还可以解决目前褪黑素主要依赖化学合成，造成微量杂质残留的问题，又可以规避生物提取潜在的病原物质感染的风险。而且羊乳腺反应器和产品均具有重要的研究价值和商业前景。

刘国世团队首次证实线粒体是褪黑素（Melatonin，俗成“脑白金”，促进睡眠、调节繁殖）合成场所，揭示褪黑素促进排卵、黄体形成及维持、胚胎发育与附植、提高机体应激下抗炎症能力的作用机理；皮下注射褪黑素制剂，可将奶牛受胎率提高8个百分点，使奶中体细胞数下降40%左右，并通过调节线粒体自噬提高免疫力，减少乳房炎发生；口服褪黑素，猪胎产仔数提高***头。阐明褪黑素和α-酮戊二酸延缓生殖衰老的机理；培育高褪黑素牛羊育种新材料。主持建立《牛奶中 褪黑素含量的测定液相色谱—串联质谱法》团体标准,为高褪黑素功能牛奶的上市奠定基础。 建立高效冻精体系，猪和羊精液冷冻解冻活力达到***，人工授精受胎率接近鲜精水平。近十年来，组织开展优质种羊胚胎移植技术扩繁示范，累计超排供体420只，移植受体2401只次，妊娠率***%，产羔率***%；玻璃化冷冻胚胎，解冻后移植妊娠率达到55%。同时，开展羊内窥镜输精技术示范，累计示范输精母羊6843只次，妊娠率***%。曾作为骨干参加“牛羊胚胎工程产业化技术体系的研究”，首次进行国内万枚洲际羊胚胎移植，获教育部科技进步二等奖。