激活转录因子ATF4对猪早期胚胎发育的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0944

中国农学通报 ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (20): 133-138.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0944

• 畜牧·动物医学·蚕·蜂 • 上一篇下一篇

激活转录因子ATF4对猪早期胚胎发育的影响

张立苹(), 周昌繁, 曾威()

湖北省农业科学院畜牧兽医研究所/动物胚胎工程及分子育种湖北省重点实验室，武汉 430070

收稿日期:2025-11-25 修回日期:2026-05-07 出版日期:2026-10-25 发布日期:2026-10-26
通讯作者:
曾威，男，1994年出生，湖北武汉人，助理研究员，博士，研究方向：猪抗病育种。通信地址：430070 湖北省武汉市洪山区南湖瑶苑特4号省农科院生物楼412室，Tel：027-87380647，E-mail：zw8023dfl@hbaas.com。
作者简介:
张立苹，女，1982年出生，河北邢台人，副研究员，硕士，研究方向：动物遗传育种。通信地址：430070 湖北省武汉市洪山区南湖瑶苑特4号省农科院畜牧所104室，Tel：027-87380647，E-mail：chzlp1982@hbaas.com。
基金资助:
湖北省科技厅“中央引导地方科技发展专项”(2025EIA014); 湖北省科技厅“科技计划项目”(2025BBB015); 湖北省科技厅“自然科学基金创新群体项目”(2024AFA027); 湖北省科技厅“重点研发计划专项（援疆援藏项目）”(2025EIA058); 湖北省科技厅“农业关键核心技术攻关项目”(HBNYHXGG2025-7)

Effects of Activating Transcription Factor 4 (ATF4) on Porcine Early Embryonic Development

ZHANG Liping(), ZHOU Changfan, ZENG Wei()

Key Laboratory of Animal Embryo Engineering and Molecular Breeding of Hubei Province/ Institute of Animal Sciences and Veterinary Medicine, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430070

Received:2025-11-25 Revised:2026-05-07 Published:2026-10-25 Online:2026-10-26

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在深入阐明激活转录因子ATF4在猪早期胚胎发育中的关键作用，为揭示ATF4调控猪早期胚胎发育的分子机制提供理论基础。本实验通过实时荧光定量PCR测定猪早期胚胎在不同发育时期的ATF4表达水平，进一步利用显微注射的方法，分别将ATF4 mRNA和ATF4 siRNA注射至猪孤雌激活胚胎的细胞质中，通过监测胚胎发育率分析ATF4对猪早期胚胎发育的影响。结果发现：ATF4在猪早期胚胎的不同发育时期呈先上升后下降的表达趋势，8cell期达到高峰；孤雌激活4~5 h后，向胚胎细胞质内注射10 pL(500 ng/μL) 的ATF4 mRNA可显著促进猪早期胚胎的发育；注射10 pL(20 μM)的ATF4-siRNA显著降低胚胎发育率。研究结果表明，ATF4可有效缓解猪早期胚胎发育阻滞，并促进胚胎的正常发育。

关键词: ATF4, 猪, 胚胎, 发育阻滞

Abstract:

This study aims to deeply elucidate the key effect of ATF4 on porcine early embryonic development, laying a theoretical foundation for further exploring the underlying molecular mechanisms. In this study, quantitative real-time PCR (qRT-PCR) was performed to quantify ATF4 expression during different stages of porcine parthenogenetic embryo. Furthermore, ATF4 mRNA and ATF4 siRNA were microinjected into the cytoplasm of porcine parthenogenetic embryos, and the effect of ATF4 on porcine early embryonic development was subsequently analyzed by evaluating the embryo development rate. The results indicated that ATF4 expression showed a trend of initially increase followed by a decline across different stages of porcine early embryonic development, with the highest expression level at the 8-cell stage. Cytoplasmic microinjection of 10 pL of 500 ng/μL ATF4 mRNA at 4-5 h post-activation significantly promoted the development of porcine early embryos. Whereas injection of 10 pL of 20 μM ATF4 siRNA suppressed the embryonic development rate. These results indicate that ATF4 effectively alleviate the developmental arrest and promote embryonic development.

Key words: ATF4, pig, embryo, developmental arrest

中图分类号:

S813.3生物技术遗传育种

张立苹, 周昌繁, 曾威. 激活转录因子ATF4对猪早期胚胎发育的影响[J]. 中国农学通报, 2026, 42(20): 133-138.

ZHANG Liping, ZHOU Changfan, ZENG Wei. Effects of Activating Transcription Factor 4 (ATF4) on Porcine Early Embryonic Development[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2026, 42(20): 133-138.

图/表 9

参考文献 35

[1]	READER K L, JUENGEL J L. Insights into improving embryo survival in sheep[J]. Domestic animal endocrinology, 2025, 92:106938. doi: 10.1016/j.domaniend.2025.106938 URL
[2]	VIANA J H M. 2023 Statistics of embryo production and transfer in domestic farm animals[J]. Embryo technology newsletter, 2024, 42(4):1-15.
[3]	ZHANG T, ZHENG Y, KUANG T, et al. Arginine regulates zygotic genome activation in porcine embryos under nutrition restriction[J]. Frontiers in veterinary science, 2022, 23(9):921406.
[4]	梁新红, 丘映, 许常龙, 等. 体外受精-胚胎移植治疗周期中早期胚胎发育阻滞对临床结局的影响[J]. 广西医科大学学报, 2018, 35(9):1207-1210.
[5]	李海群. 塞来昔布对大鼠骨关节炎模型关节软骨中TNF-α表达的影响[J]. 解剖学研究, 2014, 36(1):31-33,47.
[6]	武长江, 李海群. LY-294002对大鼠骨关节炎模型关节软骨中VEGF表达的影响[J]. 解剖学研究, 2015, 37(3):184-186.
[7]	YE J, KOUMENIS C. ATF4, an ER stress and hypoxia-inducible transcription factor and its potential role in hypoxia tolerance and tumorigenesis[J]. Current molecular medicine, 2009, 9(4):411-416. doi: 10.2174/156652409788167096 pmid: 19519398
[8]	BUSK M, TOUSTRUP K, SORENSEN B S, et al. In vivo identification and specificity assessment of mRNA markers of hypoxia in human and mouse tumors[J]. BMC Cancer, 2011, 11:63. doi: 10.1186/1471-2407-11-63 pmid: 21306648
[9]	ZHANG Z, YIN J, ZHANG C, et al. Activating transcription factor 4 increases chemotherapeutics resistance of human hepatocellular carcinoma[J]. Cancer biology & therapy, 2012, 13(6):435-442.
[10]	HEYDT Q, LARRUE C, SALAND E, et al. Oncogenic FLT3-ITD supports autophagy via ATF4 in acute myeloid leukemia[J]. Oncogene, 2018, 37(6):787-797. doi: 10.1038/onc.2017.376 pmid: 29059168
[11]	柴路维, 姜蓉, 何小茜, 等. ATF4基因在小鼠胚胎围着床期子宫内膜的表达[J]. 基础医学与临床, 2012(11):1293-1305.
[12]	张弘. ATF4在中国卤虫滞育胚胎滞育解除过程中的作用及表达模式[D]. 大连: 辽宁师范大学, 2018.
[13]	高悦悦, 顾浩, 陈矾, 等. α-硫辛酸对猪卵母细胞体外成熟及孤雌胚胎发育的影响[J]. 中国畜牧杂志, 2023, 59(11):204-209.
[14]	SINGLETON D C, HARRIS A L. Targeting the ATF4 pathway in cancer therapy[J]. Expert opinion on therapeutic targets, 2012, 16(12):1189-1202. doi: 10.1517/14728222.2012.728207 pmid: 23009153
[15]	任梓瑞, 鲍计章, 李洋. ATF4作用机制与相关疾病的研究进展[J]. 中国现代医学杂志, 2023, 33(11):58-63.
[16]	TAMEIRE F, VERGINADIS I I, LELI N M, et al. ATF4 couples MYC-dependent translational activity to bioenergetic demands during tumour progression[J]. Nature cell biology, 2019, 21(7):889-899. doi: 10.1038/s41556-019-0347-9 pmid: 31263264
[17]	许显玉, 朱国强, 陈风雷. ATF4在衣霉素诱导小鼠卵巢颗粒细胞凋亡中的作用[J]. 扬州大学学报(农业与生命科学版), 2020, 168(6):43-48.
[18]	秦燕, 史晓娟, 梁卓文. ATF4靶向AKT1对膝关节软骨细胞凋亡及软骨退变的影响[J]. 解剖学研究, 2022, 44(1):18-23.
[19]	SUN X, LIU J, CRARY J F, et al. ATF4 protects against neuronal death in cellular Parkinson’s disease modelsby maintaining levels of parkin[J]. Journal of neuroscience, 2013, 33(6):2398-2407. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2292-12.2013 URL
[20]	WU L, LUO N, ZHAO H R, et al. Salubrinal protects against rotenone-induced SH-SY5Y cell death via ATF4-parkin pathway[J]. Brain research, 2014, 1549:52-62. doi: 10.1016/j.brainres.2014.01.003 pmid: 24418467
[21]	BOUMAN L, SCHLIERF A, LUTZ A K, et al. Parkin is transcriptionally regulated by ATF4: evidence for an interconnection between mitochon-drial stress and ER stress[J]. Cell death and differentiation, 2011, 18(5):769-782. doi: 10.1038/cdd.2010.142
[22]	石家祺, 刘新峰, 王超. HDAC11参与调控哺乳动物卵母细胞成熟及早期胚胎发育的研究进展[J]. 生理学报, 2024, 7676(3):438-446.
[23]	于坤元, 刘子琛, 翟晶磊. 哺乳动物胚胎体外培养研究进展[J]. 中国科学:生命科学, 2025, 55(7):1319-1331.
[24]	吴雨茵, 李春苑, 杨华, 等. 人体外早期胚胎发育阻滞的研究进展[J]. 中国优生与遗传杂志, 2022, 30(10):1888-1892.
[25]	SAHIN G N, YILDIRIM R M, SELI E. Embryonic arrest: causes and implications[J]. Current opinion in obstetrics & gynecology, 2023, 35(3):184-192.
[26]	MATOBA S, LIU Y, LU F, et al. Embryonic development following somatic cell nuclear transfer impeded by persisting histone methylation[J]. Cell, 2014, 159(4):884-895. doi: 10.1016/j.cell.2014.09.055 pmid: 25417163
[27]	CHUNG G Y, MATOBA S, LIU Y, et al. Histone demethylase expression enhances human somatic cell nuclear transfer efficiency and promotes derivation of pluripotent stem cells[J]. Cell stem cell, 2015, 17(6):758-766. doi: S1934-5909(15)00459-2 pmid: 26526725
[28]	LIU X, CHEN L, WANG T, et al. TDG is a pig-specific epigenetic regulator with insensitivity to H3K9 and H3K27 demethylation in nuclear transfer embryos[J]. Stem cell reports, 2021, 16(11):2674-2689. doi: 10.1016/j.stemcr.2021.09.012 pmid: 34678203
[29]	WENG X G, CAI M M, ZHANG Y T, et al. Improvement in the in vitro development of cloned pig embryos after kdm4a overexpression and an H3K9me3 methyltransferase inhibitor treatment[J]. Theriogenology, 2020, 146:162-170. doi: 10.1016/j.theriogenology.2019.11.027 URL
[30]	李美玲, 郝鑫, 周成杰, 等. 哺乳动物雌性生殖细胞及早期胚胎敲除或敲减的方法[J]. 生理学报, 2020, 72(1):31-47.
[31]	李燕. SMYD3在牛卵母细胞体外成熟过程中表达及功能的研究[D]. 呼和浩特: 内蒙古大学, 2009.
[32]	高乐鹏, 余思聪, 刘双, 等. SETD2在猪卵母细胞体外在成熟中的作用[J]. 吉林农业大学报, 2023, 45(3):365-371.
[33]	WU Y F, ZUO Z Z, WANG Z, et al. Bta-miR-183 targets EZRIN to regulate microvilli formation and improve early development of bovine embryos[J]. Reproduction, 2023, 165(4):363-371. doi: 10.1530/REP-22-0361 URL
[34]	DAHL J A, JUN G, AANES H, et al. Broad histone H3K4me3 domains in mouse oocytes modulate maternal-to-zygotictransition[J]. Nature, 2016, 537(7621):548-552. doi: 10.1038/nature19360
[35]	GLANZNER W G, GUTIERREZ K, RISSI V B, et al. Histone lysine demethylases KDM5B and KDM5C modulate genome activation and stability in porcine embryos[J]. Frontiers in cell and developmental biology, 2020, 8:151. doi: 10.3389/fcell.2020.00151 pmid: 32211412

引物	序列(5’-3’)
ATF4-F	CATTCAGCAGCAGCGTTGCTGTA
ATF4-R	CTGTTGTCTGAGGCACTGACCA
p-GAPDH-F	CGTCCCTGAGACACGATGGT
p-GAPDH-R	GCCTTGACTGTGCCGTGGAAC

引物	序列(5’-3’)
ATF4-F	CATTCAGCAGCAGCGTTGCTGTA
ATF4-R	CTGTTGTCTGAGGCACTGACCA
p-GAPDH-F	CGTCCCTGAGACACGATGGT
p-GAPDH-R	GCCTTGACTGTGCCGTGGAAC

基因	引物序列（5’-3’）
ATF4-F	TTAAACTTAAGCTTGATGGCCGAGATGAGCTTCC
ATF4-R	CTGGACTAGTGGATCCTAGCCTATGTACAAGCACATGC

基因	引物序列（5’-3’）
ATF4-F	TTAAACTTAAGCTTGATGGCCGAGATGAGCTTCC
ATF4-R	CTGGACTAGTGGATCCTAGCCTATGTACAAGCACATGC

siRNA	序列(5’-3’)
si-ATF4-001	CCTTTAGTTTAGAGATACA
si-ATF4-002	CTCAATGCATAAAGGAAGA
si-ATF4-003	GAAGAACGAAGCTCTGAAA

激活转录因子ATF4对猪早期胚胎发育的影响

Effects of Activating Transcription Factor 4 (ATF4) on Porcine Early Embryonic Development

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 9

参考文献 35

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

组别	卵母细胞数	4cell/%	8cell/%	囊胚/%
对照组	412	326(79.13)^a	211(64.72)^a	44(20.85)^a
100 ng/μL	372	302(81.18)^a	206(68.21)^b	52(25.24)^b
250 ng/μL	387	317(81.91)^a	216(68.14)^b	61(28.24)^b
500 ng/μL	394	351(89.09)^b	264(75.21)^c	90(34.09)^c
750 ng/μL	401	332(82.79)^a	232(69.87)^a	57(24.57)^b

组别	卵母细胞数	4cell/%	8cell/%	囊胚/%
对照组	378	302(79.89)^a	187(61.92)^a	44(23.53)^a
ATF4-siRNA-001	303	33(10.89)^b	8(23.24)^b	0(0)^b
ATF4-siRNA-002	317	73(23.03)^c	38(52.05)^c	2(5.26)^c
ATF4-siRNA-003	311	78(25.08)^c	32(41.03)^d	0(0)^b

组别	卵母细胞数	4cell/%	8cell/%	囊胚/%
对照组	398	329(82.67)^a	218(66.26)^a	52(23.85)^a
ATF4 mRNA	332	297(89.46)^b	232(78.11)^b	72(31.03)^b
ATF4-siRNA	291	42(14.43)^c	10(23.81)^c	0(0)^c

[1]	范雅倩, 冯培, 孙琪, 池晨猛, 李林, 王云帆, 刘志君, 伦明宇, 沈延京, 田恒玖. 基于高通量测序技术的北京松山国家级自然保护区野猪种群的遗传多样性研究[J]. 中国农学通报, 2026, 42(20): 139-147.
[2]	刘畅, 张宇, 李梦妤, 冯国军, 刘大军, 杨晓旭, 闫志山. 菜豆PvLEA基因的克隆及耐盐功能鉴定[J]. 中国农学通报, 2025, 41(5): 44-49.
[3]	余力. 超声波预处理技术在猪场废水处理环保与疾病控制的应用研究[J]. 中国农学通报, 2025, 41(36): 84-89.
[4]	向国庆, 邓天博, 宋帅, 杨燕秋, 陈玉婷, 陈美霞, 吴国景, 郑博彬, 牛瑞辉, 温肖会, 罗胜军. 基于非洲猪瘟病毒P72重组蛋白的间接ELISA方法的初步建立[J]. 中国农学通报, 2025, 41(33): 157-164.
[5]	王永浩, 刘鹏翔, 宋帅, 陈玉婷, 温肖会, 向国庆, 陈美霞, 李文超, 罗胜军. 非洲猪瘟病毒微滴式数字PCR检测方法的建立与优化[J]. 中国农学通报, 2025, 41(30): 156-164.
[6]	王春艳, 孙秋玉, 刘志权. 施用猪粪对辽阳地区旱作农田土壤氮素含量的影响研究[J]. 中国农学通报, 2025, 41(14): 81-86.
[7]	符宇薇, 雷登超, 杨雅丽, 何红波, 张旭东, 张玉兰, 解宏图, 鲍雪莲, 张文杰. 不同发酵方式对全量猪粪污养分转化和腐熟度的影响[J]. 中国农学通报, 2025, 41(13): 101-109.
[8]	张闻婷, 梅瑜, 王继华. 珍稀药用植物金线莲研究现状与展望[J]. 中国农学通报, 2024, 40(5): 16-26.
[9]	向国庆, 宋帅, 温肖会, 吕殿红, 陈玉婷, 连聪, 贾春玲, 顾有方, 罗胜军. 猪伪狂犬病毒gB蛋白间接化学发光抗体检测方法的建立[J]. 中国农学通报, 2024, 40(36): 156-164.
[10]	赵云云, 何芬, 尹义蕾, 潘守江, 简保权, 齐月, 朱丽梅. 施用猪粪日光温室土壤抗生素风险及微生物群落特征——以河北永清县日光温室为例[J]. 中国农学通报, 2024, 40(35): 82-88.
[11]	张鑫, 赵东辉, 李杰, 贾伟娟, 刘志林, 贾泽林, 崔佳宇, 王学理. 一例猪源性金黄色葡萄球菌的分离鉴定与药物敏感性试验[J]. 中国农学通报, 2024, 40(23): 148-152.
[12]	孙伟, 赵勇超, 张浩波, 王超, 郭雅欣, 王乐群, 王飞飞, 刘涛, 张博钊, 乔嘉明, 李喜和. 牛体外胚胎冷冻在生产中的应用效果[J]. 中国农学通报, 2024, 40(17): 142-148.
[13]	袁筱乐, 康怀艳, 巨敏莹, 李艳艳, 宋岩峰, 刘晓宇, 宋晓越, 董书伟, 屈雷, 杜晓敏, 朱海鲸. 羊胚胎移植技术研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(14): 119-126.
[14]	凌立文, 黄荣熙, 黄楚欣. 基于CiteSpace的猪肉价格研究知识图谱构建与分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(25): 155-164.
[15]	施科达, 徐民生, 李艳, 张昆丽, 翟少伦, 勾红潮, 宋帅, 杨冬霞, 臧莹安, 孙铭飞, 李春玲. 非洲猪瘟病毒一步法巢式锁核酸荧光定量PCR方法的建立[J]. 中国农学通报, 2023, 39(11): 143-151.