TGF-β超家族作为信号转导的细胞外配体调节细胞的分化、凋亡和增殖,在生殖细胞发育调控中起重要作用。GDF9属于TGF-p超家族成员,在人、羊、鼠卵泡发育和排卵过程中发挥重要作用；此外,在鼠、猫、羊驼等动物睾丸中检测到了GDF9及其受体的表达。体外研究发现,GDF9通过影响与鼠睾丸支持细胞紧密连接相关蛋白的表达与定位,可影响支持细胞间紧密连接功能。然而,GDF9及其受体在牛睾丸中的表达分布,以及GDF9是否参与牛支持细胞、腔前卵泡和胚胎发育的调节研究报道较少。基于此,本研究从基因多态性着手,分析牛GDF9基因多态性与超数排卵效果、胚胎移植妊娠率以及精液品质的关系；其次探讨GDF9对牛腔前卵泡生长发育与存活的作用;再者通过鉴定GDF9及其受体BMPRII和ALK5在牛睾丸的表达与分布,研究GDF9对牛睾丸支持细胞增殖与凋亡以及支持细胞紧密连接能力的作用,以探讨GDF9对牛卵泡发育和精子发生及胚胎发育的作用及其机制。具体内容如下：1、牛GDF9基因多态性对超数排卵效果、胚胎移植妊娠率以及精液品质的影响利用候选基因法,采用PCR-SSCP、PCR-RFLP和测序等技术,研究了GDF9基因在中国荷斯坦奶牛171个样本中的多态性及其与超数排卵效果的关系；同时,分析(GDF9基因在鲁西黄牛132个样本中的多态性及其与胚胎移植妊娠率的关系,比较各基因型鲁西黄牛胚胎移植时血清中孕酮和雌二醇的水平差异；最后,分析GDF9基因多态性对129头荷斯坦种公牛精液品质的影响,发现：(1)中国荷斯坦奶牛和荷斯坦种公牛GDF9基因第一内含子发生A485T和A625T突变,均产生三种基因型；两位点与超数排卵可用胚胎数呈显著相关,且位点A485T对超数排卵排卵数有显著影响；此外,A485T和A625T两突变位点与荷斯坦种公牛精液品质性状显著相关。表明,GDF9是影响荷斯坦牛卵泡发育和精子发生的主效基因;(2)在鲁西黄牛群体中只检测到A625T突变,不同GDF9基因型的母牛胚胎移植妊娠率和激素水平差异不明显。表明GDF9对牛妊娠的建立、维持以及晚期胚胎发育没有影响。2、外源GDF9对腔前卵泡体外培养效果的影响在牛卵巢皮质的体外培养中添加重组GDF9与FSH组合,运用组织学和TUNEL检测方法对体外培养牛卵巢皮质中腔前卵泡的生长发育、存活等情况进行分析,发现：(1)GDF9与FSH共同作用抑制了卵巢皮质体外培养过程中基质细胞和卵泡的凋亡。FSH+GDF9试验组卵泡凋亡率要显著低于FSH组,且在培养22天之后能显著抑制基质细胞的凋亡;(2)促进原始卵泡向初级卵泡、次级卵泡转化。与FSH培养组相比,FSH+GDF9培养组培养3天后,原始卵泡所占比例显著降低,而初级卵泡的比例则显著增高;培养14天后,FSH+GDF9培养组次级卵泡比例也显著增高；(3)促进初级卵泡和次级卵泡的生长。培养7 d后FSH+GDF9组初级卵泡与次级卵泡的直径显著高于FSH组。结果表明,GDF9与FSH共同作用能促进牛体外腔前卵泡的存活和生长发育。3、GDF9及其受体在牛睾丸组织中的表达分布利用RT-PCR、Western blot、免疫组织化学染色等技术,研究GDF9及其受体BMPRII和ALK5基因在犊牛睾丸组织和支持细胞中的表达与分布,发现：(1)GDF9 mRNA在睾丸、睾丸支持细胞中表达,同时在精原细胞和睾丸支持细胞中检测到GDF蛋白表达；(2) GDF9受体BMPRII和ALK5基因在睾丸组织和支持细胞中也均有表达。结果表明,GDF9通过直接或间接影响牛睾丸支持细胞的功能来调节牛睾丸发育与精子发生。4、外源GDF9对牛睾丸支持细胞发育和功能的影响运用real-time-PCR、TEER检测等技术,分析GDF9对体外培养的牛睾丸支持细胞增殖和凋亡及紧密连接功能的影响,发现：(1)GDF9能抑制牛睾丸支持细胞的凋亡。培养48h后各浓度GDF9培养组支持细胞凋亡率均显著低于无GDF9添加对照组,并与GDF9浓度成正相关；(2)促进支持细胞的增殖、增加G2期细胞比例。培养24h和48h后100 ng/mLGDF9培养组的G2期细胞比例显著高于无GDF9添加对照组;(3)抑制牛紧密连接蛋白claudin-11 mRNA的表达,减弱支持细胞间的紧密连接能力。结果表明,GDF9通过影响牛睾丸支持细胞增殖与分化以及支持细胞间的紧密连接功能,从而来调节睾丸发育与精子发生。