BMP15 基因编辑：调控母猪多胎密码，助力生猪产业提质增效

“一窝多生 3-4 头仔猪，一年多赚上万元！” 这可能是所有养猪户最期待的场景。一直以来窝产仔数都是生猪养殖体系的核心 KPI ，产仔越多，养殖成本越低，效益越高。对行业来说这更是产业转型升级的关键：截至 2025 年 10 月，全国能繁母猪存栏 3990 万头，若每头母猪窝产仔数提升 20% （图1），同样产能下可减少 20% 存栏（近 800 万头），年节约饲料可以达到至少 143 亿斤，既降低养殖成本，又间接保障国家粮食安全。而如今一项关于 BMP15 基因的研究，正让这种 “多胞胎奇迹” 从偶然变成必然。通过对 BMP15 基因精准编辑，它能让母猪窝产仔数比普通母猪多 3-4 头，且健康无负担。这个藏在母猪体内的 “多胎密码”，有望助力生猪产业提质增效。

图1. 母猪哺乳一窝仔猪图（图片来源于网络） 

（一）BMP15：母猪多胎的 “核心调控因子”

母猪产仔数的核心逻辑其实很简单：排卵数很大程度上决定产仔数，而卵泡的发育成熟是排卵的关键。要搞懂多胞胎的秘密，首先要认识调控这一过程的关键基因 —— BMP15（骨形态发生蛋白 15）。它就像藏在母猪卵母细胞里的 “生育指挥官” ，专门负责分泌生长因子，调控卵泡发育和排卵，为多排卵打下基础。我们可以把母猪的卵巢想象成一个 “卵泡工厂”，每个卵泡里都藏着一个卵母细胞（未来的小猪 “种子”），而周围的卵丘颗粒细胞就是 “工厂工人”，负责给卵母细胞提供营养，促进它的成熟（图2）。 BMP15 的核心作用就是给这些 “工人” 发号施令：既要让它们好好增殖，为卵泡发育添动力，又要精准调控排卵数量 —— 既不能少排（浪费产能），也不能乱排（影响卵子质量）。早在上世纪 90 年代，科学家就发现 BMP15 对经济动物繁殖力的重要性：在绵羊这个物种中，这个基因的特定突变能让杂合子母羊排卵率提升 61% ，产羔数增加 1-2 只^[1]。直到近年来，随着基因编辑技术的发展，已经证实在母猪身上同样适用，我们才真正解锁了它在母猪身上的 “高产密码”。

图2. 卵母细胞分泌的BMP15 对卵泡发育的调控作用（图片来源：西北农林科技大学）

（二）基因编辑：给 BMP15 装个 “多产开关”

既然 BMP15 这么关键，能不能通过技术手段 “优化” 它的功能？答案是肯定的，这就是近年来火遍学界的 “基因剪刀” CRISPR 技术，利用该技术可以对 BMP15 基因进行精准 “微调”，定向优化母猪的繁殖性能（图3）。研究发现BMP15 基因有两个关键区域：负责发挥功能的 “成熟肽” 区域和辅助蛋白分泌的 “前导肽” 区域。中山大学陈瑶生教授团队的研究证实，编辑区域的选择将直接决定繁殖效果 —— 若对成熟肽区域进行功能丧失型编辑（如双等位基因敲除），会导致母猪卵巢发育不全、卵泡无法成熟，甚至完全不育；但精准编辑前导肽编码区，让其发生 66bp 缺失的杂合突变（仅一个基因拷贝突变，属于 “微调” 而非 “重写”），就能带来惊喜的效果：母猪卵巢组织中颗粒细胞的类固醇激素合成能力、细胞增殖与分化能力均大幅增强，初产活仔数比同品系普通母猪可多出 4-5 头^[2]！这就像给 BMP15 装了个 “安全多产开关”，既让母猪多生，又能保障其健康。

图 3. 基因编辑克隆猪创制流程示意图 

（三）高产背后的科学：BMP15 的 “多胞胎魔法”

为什么 BMP15 的基因编辑，能让母猪产仔数大幅提升呢？答案藏在卵泡的工作模式里。经过编辑的 BMP15 基因，会让卵母细胞分泌更多 BMP15 蛋白到卵泡中^[3]。这些额外的 “信号分子” 会带来两个关键变化：

1.     激活 “信号传递链”：BMP15 蛋白结合颗粒细胞上的受体后，会启动 SMAD1/5/8 信号通路，就像按下了颗粒细胞的 “增殖开关”，让它们更有活力地支持卵泡发育^[4]；

2.     提高颗粒细胞的激素敏感性：编辑后的颗粒细胞会表达更多 FSHR 受体，这种受体能让卵泡对促性腺激素更敏感 —— 相当于让 “卵泡工厂” 能响应更低浓度的 “开工信号”，减少卵泡中途 “停工”（闭锁），最终形成更多优质卵泡^[5]。

简单说，BMP15 基因编辑就像给母猪的生育系统做了一次优化升级：既让卵泡发育更高效，又让排卵数量精准增加，而且不会影响卵子质量，这也是为什么编辑后的母猪不仅产仔多，同时仔猪存活率也保持稳定。

（四）产业变革：降本增效 + 粮食安全的双重价值

对于养猪业来说，编辑母猪BMP15 基因的意义重大。它可以使同样数量的母猪产出更多的小猪，不仅能降低养殖成本，还能缓解市场对猪肉的供需压力。这对保障国家粮食安全也同样至关重要，这项技术能以 “少投入多产出” 的模式，节约核心农业资源：猪肉是我国居民主要蛋白质来源，传统养殖中，每产出 1 公斤猪肉需消耗约 3-4 公斤饲料粮，而 BMP15 编辑母猪能在同等饲料消耗下多产仔猪，相当于间接节约了大量饲料用粮，也减少了耕地占用压力；同时，稳定且高效的猪肉产能可以降低我国对肉类进口的依赖，增强食品供应自主性，这正是保障国家粮食安全的重要体现（图4）。更重要的是，这项技术是 “精准且安全” 的。与传统育种需要几十年的筛选不同，基因编辑能直接瞄准 BMP15 这个关键基因，几年内就能培育出高繁殖力母猪品种；而且研究显示，编辑后的母猪除了繁殖性能提升，生长发育、健康状况都与普通母猪无异。当然，这项技术目前还在进一步优化中，科学家们正在研究如何让编辑效率更高、多胎性状更稳定。但可以预见的是，在不久的将来，BMP15 基因编辑技术或许将成为养猪业的标配，让 “一头母猪多生仔” 从心愿变成常态。

图4. 编辑母猪BMP15 基因助力生猪产业提质增效的逻辑图

从卵泡发育的 “总指挥” 到养猪业的 “多产密码”，BMP15 基因的发现和编辑，让我们看到了生物技术改变农业的强大力量。未来，随着基因技术的不断发展，或许还会有更多 “神奇基因” 被解锁，让养殖业变得更高效、更可持续。

参考文献

[1]          GALLOWAY S M, MCNATTY K P., et al., Mutations in an oocyte-derived growth factor gene (BMP15) cause increased ovulation rate and infertility in a dosage-sensitive manner[J]. Nature Genetics, 2000, 25(3): 279-283.

[2]          JIANG T, WEN K, LIAO A., et al., Efficient editing BMP15 in porcine oocytes through microinjection of CRISPR ctRNP[J]. Theriogenology, 2023, 198: 241-249.

[3]          JIAO Y, BEI C, WANG Y., et al., Bone morphogenetic protein 15 gene disruption affects the in vitro maturation of porcine oocytes by impairing spindle assembly and organelle function[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 267: 131417.

[4]          焦亚飞. BMP15编辑猪卵泡发育阻滞的分子调控机制研究[D]. 中山大学, 2025.

[5]          贝畅. 精准编辑猪卵母细胞BMP15前导肽增强卵丘颗粒细胞分化潜能[D]. 中山大学, 2025.