Condensins are large protein complexes required for chromosome assembly and segregation during mitosis and meiosis. Mouse or bovine embryos lacking SMC2 (a core component of condensins I and II) do not complete development to term, but it is unknown when they arrest their development. Herein, we have assessed the developmental ability of bovine embryos lacking SMC2 due to a naturally occurring mutation termed HH3 (Holstein Haplotype 3) or by CRISPR-mediated gene ablation. To determine if embryos homozygous for HH3 allele survive to maternal recognition of pregnancy, embryonic day (E)14 embryos were flushed from superovulated carrier cows inseminated with a carrier bull. Mendelian inheritance of HH3 allele was observed at E14 conceptuses but conceptuses homozygous for HH3 failed to achieve elongation and lack embryonic disc. To assess the consequence of the ablation of condensins I and II at earlier developmental stages, SMC2 KO bovine embryos were generated in vitro using CRISPR technology. SMC2 KO embryos were able to form blastocysts but exhibited reduced cell proliferation as evidenced by a significantly lower number of total, trophectoderm (CDX2+) and inner cell mass (SOX2+) cells at Day (D) 8 post-fertilization compared to their WT counterparts and were unable to survive to D12 in vitro. SMC2 ablation did not alter relative telomere length at D8, D12 or E14. In conclusions, condensins I and II are required for blastomere mitosis during early development and embryos lacking those complexes arrest their development shortly after blastocyst hatching.

Following blastocyst hatching, ungulate embryos undergo a prolonged preimplantation period termed conceptus elongation. Conceptus elongation constitutes a highly susceptible period for embryonic loss and the embryonic requirements during this process are largely unknown, but multiple lipid compounds have been identified in the fluid nourishing the elongating conceptuses. Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) mediate the signaling actions of prostaglandins and other lipids and, between them, PPARG has been pointed out to play a relevant role on conceptus elongation by a functional study that depleted PPARG in both uterus and conceptus. The objective of this study has been to determine if embryonic PPARG is required for bovine embryo development. To that aim, we have generated bovine PPARG KO embryos in vitro by two independent gene ablation strategies and assess their developmental ability. In vitro development to Day (D) 8 blastocyst was unaffected by PPARG ablation, as total, inner cell mass and trophectoderm cell numbers were similar between WT and KO D8 embryos. In vitro post-hatching development to D12 was also comparable between different genotypes, as embryo diameter, epiblast cell number, and embryonic disc formation and hypoblast migration rates were unaffected by the ablation. The development to tubular stages equivalent to E14 was assessed in vivo, following a heterologous embryo transfer experiment, observing that the development of extra-embryonic membranes and of the embryonic disc was not altered by PPARG ablation. In conclusion, PPARG ablation did not impaired bovine embryo development up to tubular stages.

The first lineage differentiation in mammals gives rise to the inner cell mass (ICM) and the trophectoderm (TE). In mice, TEAD4 is a master regulation of TE commitment, as it regulates the expression of other TE-specific genes and its ablation prevents blastocyst formation, but its role in other mammals remains unclear. Herein, we have observed that TEAD4 ablation in two phylogenetically distant species (bovine and rabbits) does not impede TE differentiation, blastocyst formation and the expression of TE markers such as GATA3 and CDX2, although a reduced ICM cell number was observed in bovine TEAD4 KO blastocysts. Transcriptional analysis in bovine blastocysts revealed no major transcriptional effect of the ablation, although the expression of hypoblast and Hippo signalling-related genes tended to be decreased in KO embryos. Experiments were conducted in the bovine model to determine if TEAD4 was required for post-hatching development. TEAD4 KO spherical conceptuses showed normal development of the embryonic disc and TE, but hypoblast migration rate was reduced. At later stages of development (tubular conceptuses) no differences were observed between KO and WT conceptuses.