众所周知，卵母细胞对体细胞与雄性配子具有重编程能力。重编程是指在哺乳动物发育中去除并重塑表观遗传标记的过程，如DNA的甲基化和去甲基化。这一重编程过程是形成具有全能性的胚胎所必需的。受精后，父源与母源基因组按照不同的方式进行重编程，最后形成一个具有全能性的胚胎。核移植后，卵母细胞也能对体细胞核进行重编程，将其逆转为全能性状态，并可进一步发育成一个新的个体。本论旨在探讨建立高效的细胞重编程研究系统，并揭示受精和核移植诱导体细胞的重编程分子机制。　　首先，我们建立了高效的重编程系统来研究卵母细胞重编程供体细胞核的能力。目前能诱导体细胞重编程的方法主要有核移植、细胞融合及诱导多能干细胞技术。在这三种方法中，母源因子、多能干细胞的因子以及转录因子分别起到了重编程体细胞的作用，然而，这些方法的效率都非常低，大大地限制了对重编程机制的研究。为了提高重编程的效率，我们建立了一种能将三种方法优点整合到一起的方法。我们将体细胞的核注入到未去核的卵母细胞中，经过激活、体外培养等过程，最后有30％的重构卵能形成胚胎干细胞系，即平均每三个卵母细胞能够成功地诱导一个体细胞发生重编程，这远远高于平均每10个去核卵母细胞诱导一个体细胞重编程为胚胎干细胞的效率。进一步证明在卵母细胞核存在的情况下，活化的卵母细胞仍然具有较强的重编程体细胞的能力。最后，将建立的胚胎干细胞系注入到具有免疫能力的B6D2F1小鼠体内，发现所有的细胞系都能够形成畸胎瘤，证明通过这种新的重编程方法建立的胚胎干细胞系都具有组织相容性，这为疾病的研究和治疗提供了一种新的细胞来源。因此，这一方法的建立为体细胞重编程的研究提供了一条简单、高效的途径。　　然而，该方法存在的问题是，通过将体细胞的核注入到未去核的卵母细胞中所获取的三倍体或四倍体细胞无法进行进一步体内研究。因此，我们设想，如果能够建立单倍体的细胞，将其直接注入未去核卵母细胞中，就可以解决该方法存在的缺陷。我们将精子注入去核的卵母细胞中后，获得了单倍体的孤雄囊胚，从这些囊胚中，成功地建立了多株孤雄单倍体胚胎干细胞(AG-haESCs)。这些胚胎干细胞与普通的两倍体胚胎干细胞一样具有多能性(例如可以获得嵌合体动物和生殖系传递)。重要的是，这些细胞维持一定的精子特性，可以代替精子注射入卵细胞后获得小鼠。另外，还可以在体外对这些细胞进行基因操作(如基因打靶等)，并且将遗传信息传递到后代。这一结果为获得哺乳动物基因操作摸型提供了一条新的途径，特别是应用于那些能建立ES细胞系但无法获得嵌合体的动物，如猴子。　　之后，我们还揭示了卵母细胞内重要的重编程机制。在合子胚胎中，父源基因组在第一次有丝分裂之前会经历主动DNA去甲基化过程。这种父源表观基因组重塑的生物学意义和机制尚不明确。我们发现卵母细胞中Tet3蛋白参与了受精后雄原核以及体细胞核移植后体细胞核的主动去甲基化。在小鼠受精卵中，雄原核DNA胞嘧啶甲基(5mC)发生氧化反应，使得5mC变为羟甲基化胞嘧啶(ShmC)。进一步研究发现，Tet3加氧酶特异性的在雄原核富集。而在条件性敲除小鼠的Tet3缺失的卵细胞中，父源基因组的5mC向5hmC的转变不能发生。在生殖细胞中去除了Tet3的雌鼠，生育力显著下降。同时，缺失Tet3的卵细胞对体细胞核的重编程能力也有所下降。因此，Tet3介导的DNA羟基化参与了自然受精中对于受精卵的父本DNA的表观重编程过程，并且在动物克隆中体细胞核重编程中也可能有重要作用。　　此外，我们还揭示了除卵母细胞外，两细胞卵裂球也具有重塑雄性配子的能力。我们用成熟精子和球形精子作为供体，发现两细胞卵裂球只能部分重塑成熟精子，而对于球形精子却可以完全重塑并且获得所有细胞都带有雄性染色体的囊胚，从中我们还能获得有功能的ES细胞。这一发现为我们寻找在这些过程中一些重要的重编程因子提供了更多的思路和来源。　　综上，本论文不仅建立了简单、高效的重编程系统来研究体细胞重编程，而且揭示了与核移植重编程相关的重要机制。这些研究成果具有重要的理论和实际应用价值，为揭示重编程的分子机制、提高重编程的效率提供了重要的理论依据，也为该技术在再生医学领域的应用奠定了基础。