動(dòng)物胚胎工程的研究報(bào)告現(xiàn)狀及在生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、. 動(dòng)物胚胎工程的研究進(jìn)展及在畜牧業(yè)中的應(yīng)用摘要：動(dòng)物胚胎工程是用人工方法對(duì)動(dòng)物卵母細(xì)胞或胚胎進(jìn)展改造的技術(shù)。胚胎工程技術(shù)研究的目的，是對(duì)哺乳動(dòng)物的胚胎在體外進(jìn)展人為控制操作，讓其繼續(xù)發(fā)育，進(jìn)而獲得優(yōu)良或珍稀動(dòng)物個(gè)體，并應(yīng)用這類技術(shù)進(jìn)展根底研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)性研究。近年來(lái)動(dòng)物胚胎程技術(shù)開(kāi)展迅速，并逐步在畜牧業(yè)中推廣運(yùn)用，顯示出良好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：胚胎工程；進(jìn)展；胚胎移植；動(dòng)物克??；胚胎干細(xì)胞動(dòng)物胚胎工程是用人工方法對(duì)動(dòng)物卵母細(xì)胞或胚胎進(jìn)展改造的技術(shù)，包含胚胎移植、排卵控制、胚胎冷凍保存、體外受精與顯微受精、胚胎分割、胚胎性別鑒定、胚胎冷凍保存、動(dòng)物克隆和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物等容1。目前，胚胎工程已在遺傳

2、學(xué)、醫(yī)學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、動(dòng)物育種學(xué)上得到廣泛應(yīng)用。將動(dòng)物胚胎工程技術(shù)應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。一、動(dòng)物胚胎工程技術(shù)的研究進(jìn)展1、胚胎移植胚胎移植是胚胎工程的一項(xiàng)極其重要的根本技術(shù)，采用任何新技術(shù)所產(chǎn)生的胚胎，都必須通過(guò)胚胎移植才能得到后代?？茖W(xué)家首先成功移植了兔胚胎，隨后小鼠、大鼠及多種哺乳動(dòng)物的胚胎移植試驗(yàn)相繼獲得了成功。胚胎移植技術(shù)已被證實(shí)是奶牛繁育的一次重大變革，極大提高了優(yōu)秀母牛的利用率，有利于產(chǎn)生更多優(yōu)秀后備母牛和更多優(yōu)質(zhì)種公牛。在現(xiàn)場(chǎng)條件下，奶牛的鮮胚移植妊娠率已到達(dá)60%85%，凍胚移植妊娠率達(dá)50%70%。胚胎移植已在我國(guó)高技術(shù)研究和有關(guān)學(xué)科的根底研究中得

3、到廣泛的應(yīng)用2。2 、排卵控制排卵控制涉及排卵時(shí)間控制和排卵數(shù)量控制?？刂婆怕褧r(shí)間的目的是得到特定發(fā)育階段的卵母細(xì)胞，如做微注射轉(zhuǎn)基因使用的原核胚。排卵數(shù)量的控制又稱為超數(shù)排卵3，是為了獲得更多的卵子。目前在控制排卵中常用的激素有FSH、LH、PMSG、HCG和PGF2a及類似物。在正常情況下，哺乳動(dòng)物一次排卵數(shù)極其有限。經(jīng)超數(shù)排卵處理，排卵數(shù)則可增加數(shù)倍至10余倍。因此，在生產(chǎn)上或科學(xué)試驗(yàn)中，通過(guò)超數(shù)排卵處理可獲得大量胚胎4。3、胚胎冷凍保存配子與胚胎的冷凍保存即是在超低溫狀態(tài)下貯存精子、卵子或胚胎而不喪失其活力。胚胎冷凍保存分短期低溫和長(zhǎng)期儲(chǔ)藏保存。短期低溫保存時(shí)間不能太長(zhǎng)，主要原因是在短

4、期保存的溫度條件下，細(xì)胞成分特別是酶不穩(wěn)定，但其優(yōu)點(diǎn)是不需要經(jīng)受凍融的復(fù)雜過(guò)程。長(zhǎng)期儲(chǔ)藏保存打破了時(shí)間和空間的限制，可隨時(shí)隨地移植，便于地區(qū)和國(guó)際間的品種資源交流5。冷凍保存的胚胎應(yīng)等待受體動(dòng)物生殖系統(tǒng)的生理狀態(tài)處于與胚齡同期化時(shí)移植，以提高胚胎移植成功率。卵母細(xì)胞的冷凍保存可為體外受精、核移植、基因轉(zhuǎn)移等生物技術(shù)提供充足的材料，同時(shí)也可為動(dòng)物的資源保存提供可能。哺乳動(dòng)物胚胎保存時(shí)間長(zhǎng)短與保存溫度有很大關(guān)系，有人用液氮保存819 d的山羊胚胎，移植受體的妊娠率仍有25%。液氮保存15年的綿羊冷凍精液，解凍后輸精的受胎率也可達(dá)46%6。4、動(dòng)物克隆動(dòng)物克隆即無(wú)性繁殖，是指用人工方法，取出核供體(

5、胚胎細(xì)胞或體細(xì)胞)和核受體(去核的原核胚或成熟的卵母細(xì)胞)，進(jìn)展體外重構(gòu)，體外培養(yǎng)、胚胎移植，擴(kuò)增同基因型動(dòng)物。繼1987年胚胎細(xì)胞核移植成功后，已重復(fù)克隆牛達(dá)6個(gè)世代，已產(chǎn)生第3代克隆牛，并創(chuàng)造由一枚胚胎克隆得到190枚克隆胚胎的記錄。1997年第一例胚胎克隆綿羊多利羊誕生轟動(dòng)了世界，它的深遠(yuǎn)意義是體細(xì)胞克隆成功。我國(guó)也相繼研制成功克隆羊，并繁殖了后代。動(dòng)物克隆技術(shù)突破了傳統(tǒng)的有性繁殖理論，該技術(shù)的應(yīng)用可防止有性繁殖帶來(lái)的遺傳核漂變，完整地、原樣地復(fù)制后代，對(duì)遺傳資源的保護(hù)、優(yōu)良個(gè)體的擴(kuò)群具有特殊意義7.8。5、胚胎干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)是從附著前早期胚胎細(xì)胞團(tuán)(ICM)或附著后胚胎原

6、始生殖細(xì)胞(PGCs)別離克隆出來(lái)的一種具無(wú)限增殖能力和全能分化能力的干細(xì)胞。ES細(xì)胞既像培養(yǎng)的一般細(xì)胞那樣，可擴(kuò)增、遺傳操作選擇和凍存且不失其全能性；又類似于胚胎細(xì)胞，含有正常的二倍體核型，具有發(fā)育的全能性和多能性9。體外培養(yǎng)的ES細(xì)胞并不完全等同于胚胎的細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞，體外培養(yǎng)條件的改變都能影響ES細(xì)胞的分化潛能，它可以分化成多種組織細(xì)胞，但不能分化成所有組織并最終發(fā)育成個(gè)體。目前真正能從早期胚胎的細(xì)胞團(tuán)中別離并建立ES細(xì)胞株的脊椎動(dòng)物僅有小鼠和人。另外，小鼠8.5日齡胚的原始生殖細(xì)胞(PGCs)在飼養(yǎng)細(xì)胞上，當(dāng)有干細(xì)胞因子(SCF)、白血病抑制因子(LIF)和堿性纖維母細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF

7、)存在時(shí)，能夠得到在體外傳代并保持其未分化狀態(tài)的細(xì)胞株。這種細(xì)胞叫胚胎生殖細(xì)胞(EG cells)。EG細(xì)胞不僅在形態(tài)上，而且當(dāng)注入到囊胚中去或在體外誘導(dǎo)分化時(shí)具有與ES細(xì)胞類似的性質(zhì)。因而在廣義上這兩種細(xì)胞都稱為胚胎干細(xì)胞10。ES細(xì)胞在生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域都有著重要而深遠(yuǎn)的影響，尤其在克隆動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)、發(fā)育生物學(xué)、藥物的發(fā)現(xiàn)、篩選、動(dòng)物和人類疾病模型、細(xì)胞組織和器官的修復(fù)和移植治療、組織工程上有著極其誘人的應(yīng)用前景11。6、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的簡(jiǎn)單含義是將動(dòng)物本身沒(méi)有的基因整合到動(dòng)物的基因組中，定向改造動(dòng)物的遺傳特征。其具體步驟是將外源基因轉(zhuǎn)移到動(dòng)物的受精卵中，形成新的融合基因，在

8、體整合和表達(dá)，產(chǎn)生新遺傳特性的動(dòng)物。轉(zhuǎn)基因技術(shù)操作方法最常用、成功率較高的是顯微注射法。除此之外,還有反轉(zhuǎn)錄病毒感染法、胚胎干細(xì)胞介導(dǎo)法、染色體片段注射法、電轉(zhuǎn)移法等12。2009年末，我國(guó)西北農(nóng)林科技大學(xué)教授涌歷時(shí)10年用體細(xì)胞克隆的方法成功得到了世界首例轉(zhuǎn)人防御素基因克隆奶牛。轉(zhuǎn)基因克隆奶牛的成功降生，將對(duì)我國(guó)的畜牧業(yè)開(kāi)展產(chǎn)生重大影響。7、胚胎性別鑒定家畜的性別與其生產(chǎn)性能密切相關(guān)，如奶牛生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)胚胎進(jìn)展有效的性別控制，可大大降低繁殖本錢，提高繁殖生產(chǎn)性能。性別控制主要分兩個(gè)方面：一是精子別離；二是胚胎性別鑒定13。胚胎性別鑒定技術(shù)是通過(guò)分子生物學(xué)的方法識(shí)別胚胎性別，有效控制性別比例，

9、從而提高畜禽生產(chǎn)力。一般有細(xì)胞遺傳學(xué)分析，*-染色體關(guān)聯(lián)酶測(cè)定，胚胎發(fā)育速度的差異分析，雄性特性抗原探測(cè)，Y-染色體特異性DNA探針等。使用DNA擴(kuò)增技術(shù)，特別是聚合酶鏈?zhǔn)椒错?PCR)技術(shù)的開(kāi)展，準(zhǔn)確率有顯著提高。如利用Y染色體特異性DNA引物通過(guò)PCR技術(shù)對(duì)奶牛早期的胚胎進(jìn)展胚胎性別鑒定，準(zhǔn)確率達(dá)94%100%。胚胎性別控制的成功，極大的增強(qiáng)了胚胎移植的目的性。這種隨人意愿的性別鑒定技術(shù)用于動(dòng)物育種和畜牧生產(chǎn)的意義是目前無(wú)法估計(jì)的14。二、動(dòng)物胚胎工程在畜牧業(yè)中的應(yīng)用1、有利于低產(chǎn)黃牛良種化我國(guó)有成千上萬(wàn)頭黃牛，但大局部生產(chǎn)性能很低，根本出路在于使低產(chǎn)黃牛良種化。人工授精技術(shù)雖然簡(jiǎn)便易行，

10、易于推廣，但改進(jìn)的世代間隔過(guò)長(zhǎng)，按常規(guī)雜交法育成優(yōu)良種牛需1520年，采用胚胎生物技術(shù)則可大大縮短時(shí)間。2、用于開(kāi)展肉牛的繁殖潛力近年來(lái)，隨著人們膳食構(gòu)造的改善與提高，肉牛業(yè)迅速開(kāi)展。據(jù)測(cè)定，在國(guó)培育一頭種公牛到1.5歲的本錢約為2萬(wàn)元，而直接從國(guó)外引進(jìn)一頭活牛需5萬(wàn)元左右。而我國(guó)的體外受精技術(shù)已到達(dá)實(shí)用化的水平，即采用屠宰母牛卵巢別離卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)成熟、體外受精、體外發(fā)育至桑椹胚和囊胚，經(jīng)冷凍保存、解凍后用非手術(shù)移植生產(chǎn)試管牛。且國(guó)已從國(guó)外引進(jìn)利木贊、安格斯、瑞士褐牛等肉用型品種肉?；蚺咛ィ延信咛セ騼鼍鍪?，省去了從國(guó)外直接引進(jìn)活種畜可能帶來(lái)的疾病傳播及昂貴的投入。如果將動(dòng)物胚胎工程技

11、術(shù)用于擴(kuò)大良種肉牛的繁殖潛力，具有良好的前景。3、進(jìn)一步提高奶牛的良種覆蓋率國(guó)外胚胎移植技術(shù)已應(yīng)用于奶牛生產(chǎn)。我國(guó)胚胎移植的研究也主要是奶牛。特別是奶牛胚胎移植到奶牛子宮一年便可獲得純種奶牛。因此采用胚胎移植技術(shù)是大幅度提高良種奶牛數(shù)量的重要措施15。動(dòng)物胚胎工程技術(shù)作為近代開(kāi)展的生物技術(shù)研究，其根底理論還十分薄弱，目前仍然以實(shí)驗(yàn)室研究為主，離全面應(yīng)用于生產(chǎn)還有漫長(zhǎng)的路要走。21世紀(jì)胚胎生物工程技術(shù)領(lǐng)域?qū)⑹亲罨顫?、最具有?shí)踐應(yīng)用價(jià)值的容之一，將是給人類的醫(yī)藥衛(wèi)生、家畜改進(jìn)等領(lǐng)域帶來(lái)革命性的變化，特別是在藥物生產(chǎn)和供人類移植所用器官的生產(chǎn)等方面，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是難以估量的。主要參考文獻(xiàn)1必

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