淺談人工授精技術(shù)在動(dòng)物育種中的應(yīng)用

淺談人工授精技術(shù)在動(dòng)物育種中的應(yīng)用

中國(guó)畜牧業(yè)的特點(diǎn)是：養(yǎng)牛場(chǎng)數(shù)量大，人均占地面積小，個(gè)體產(chǎn)量低，經(jīng)濟(jì)效益差。傳統(tǒng)的動(dòng)物繁殖技術(shù)主要是靠自然交配加適當(dāng)?shù)娜斯みx種,這種傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足畜牧業(yè)發(fā)展的需要。因此,新的繁殖技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,如人工授精、胚胎移植、克隆技術(shù)等。1馬、羊人工授精試驗(yàn)人工授精技術(shù)是用器械采取公畜的精液,再用器械把精液注入到發(fā)情母畜生殖道內(nèi),以代替公母畜自然交配的一種配種方法。人工授精技術(shù)將最大限度地發(fā)揮優(yōu)良種公畜的遺傳性狀,最終使得經(jīng)濟(jì)效益大幅提高。自通訊作者:王惠娥(1977—),女,講師,碩士,主要研究方向?yàn)閯?dòng)1780年,意大利生理學(xué)家Spallanzani第1次成功地用狗進(jìn)行了人工授精試驗(yàn)。此后,直到19世紀(jì)末和20世紀(jì)初,才對(duì)馬試驗(yàn)成功,然后在牛、羊當(dāng)中也取得了試驗(yàn)的成功,并最終從試驗(yàn)階段進(jìn)入到實(shí)用階段。世界上許多國(guó)家,特別是歐洲、北美、大洋洲的一些國(guó)家以及日本,各種家畜人工授精技術(shù)普及率很高,尤其在奶牛上普及率更高。早在1964年,有些國(guó)家奶牛的人工授精普及率就達(dá)到了90%。我國(guó)家畜人工授精技術(shù)于1935年在馬上試驗(yàn)成功,隨著我國(guó)畜牧業(yè)的迅速發(fā)展,我國(guó)北方很多地方都開始進(jìn)行馬、綿羊的人工授精工作。豬的人工授精技術(shù)是從20世紀(jì)50年代從廣西開始的,由于我國(guó)南方養(yǎng)豬業(yè)較北方發(fā)達(dá),所以南方豬的人工授精工作開展的較為順利,普及率也較高。2國(guó)際試驗(yàn)試驗(yàn)胚胎移植也稱受精卵移植或是卵移植。它是將優(yōu)良種母畜配種后的早期胚胎取出,移植到另一同種的生理狀態(tài)相同的母畜體內(nèi),使胚胎在受體體內(nèi)繼續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育,最終發(fā)育成新個(gè)體。在生產(chǎn)實(shí)際中,如果發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良生產(chǎn)性能的母畜,通過(guò)胚胎移植可以擴(kuò)大優(yōu)良母畜的數(shù)量。英國(guó)的WalterHeape于1890年從1只與純種安哥拉公兔交配后32h的安哥拉母兔體內(nèi)取出2個(gè)4細(xì)胞的胚胎,然后將胚胎移植到一只生理狀態(tài)相同的比利時(shí)母兔輸卵管的上端,最終獲得成功。20世紀(jì)30年代,胚胎移植在綿羊、山羊上取得成功,1951年牛、豬的胚胎移植事例也相繼被報(bào)道,馬的胚胎移植在1970年也獲得成功。我國(guó)自20世紀(jì)60年代以來(lái),主要是20世紀(jì)70年代后期至今,先后在兔、綿羊、牛、馬、山羊等方面試驗(yàn)成功。胚胎移植技術(shù)應(yīng)用前景廣闊,胚胎移植,特別是牛的胚胎移植,在發(fā)達(dá)國(guó)家的畜牧業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域已被很好地應(yīng)用,并在奶牛的遺傳改良中起到了巨大的作用,盡管這還有賴于奶牛品種的高產(chǎn)性。隨著活體采卵、體外成熟、體外受精、體外培養(yǎng)技術(shù)的完善,體外生產(chǎn)胚胎的商業(yè)化應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步提高,凍胚胎的使用率會(huì)越來(lái)越高,國(guó)際間的胚胎貿(mào)易也會(huì)隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)程而日益繁榮。3克隆技術(shù)在其他方面的應(yīng)用“克隆”一詞來(lái)源于希臘語(yǔ),就是無(wú)性繁殖。體細(xì)胞和受精卵一樣都含有全部的遺傳信息,因?yàn)閺睦碚撋蟻?lái)講,從體細(xì)胞獲得完整的動(dòng)物個(gè)體是完全可行的。1902年,德國(guó)植物學(xué)家Haberlandt通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),植物的體細(xì)胞具有母體的全部遺傳信息,并具有發(fā)育成為完整個(gè)體的潛能,因而每個(gè)植物細(xì)胞經(jīng)離體培養(yǎng)后,都可以像胚胎細(xì)胞那樣再生成為完整植株,這就是所謂的細(xì)胞全能性。1958年,Steward將一個(gè)胡蘿卜細(xì)胞成功地進(jìn)行了試管培養(yǎng),使其發(fā)育并長(zhǎng)成了一株具有根、莖、葉等器官的完整植株。1964年,利用毛葉曼陀羅的花藥GuhaMaheshwari成功地培育出了單倍體植株,因此,植物細(xì)胞的全能性獲得了充分的證實(shí)。但是由于動(dòng)物細(xì)胞高度分化,它是否仍然保持發(fā)育的全能性,一直是學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期爭(zhēng)論不休的問(wèn)題。為了證明分化后的動(dòng)物體細(xì)胞是有全能性的,科學(xué)家們進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。最初科學(xué)家們是從胚胎細(xì)胞的核移植開始的,用兩棲類動(dòng)物進(jìn)行的一些克隆試驗(yàn)表明,早期胚胎細(xì)胞核經(jīng)移植可產(chǎn)生成熟的動(dòng)物個(gè)體,而且在許多物種中胚胎分割及胚胎細(xì)胞核移植克隆動(dòng)物已獲得了成功。在動(dòng)物育種方面動(dòng)物克隆技術(shù)的應(yīng)用可以加速育種進(jìn)程,利用具有優(yōu)良遺傳性狀的動(dòng)物品種的體細(xì)胞作核供體,進(jìn)行動(dòng)物克隆,不僅可以避免自然條件下選種所受到的動(dòng)物生育周期和生育效率的限制,而且還可以大大縮短育種年限,提高育種效率。在拯救瀕危動(dòng)物方面動(dòng)物克隆技術(shù)也受到了廣泛的關(guān)注,陳大元提出的利用動(dòng)物克隆技術(shù)拯救大熊貓的計(jì)劃,在國(guó)內(nèi)外均引起了一定的反響。哺乳動(dòng)物胚胎細(xì)胞克隆技術(shù)的研究先后取得了小鼠(1981)、綿羊(1986)、牛(1987)、兔(1988)、豬(1989)、山羊(1990)等哺乳動(dòng)物胚胎細(xì)胞克隆的成功,目前該技術(shù)主要側(cè)重于如何提高成功率并盡快使其產(chǎn)生效益,如克隆轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,擴(kuò)大珍稀動(dòng)物的種群等。在成功地進(jìn)行了數(shù)例胚胎細(xì)胞核移植之后,科學(xué)家們即著手進(jìn)行體細(xì)胞的核移植試驗(yàn),1997年2月23日,英國(guó)科學(xué)家Wilmu領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過(guò)克隆方式所獲得的世界第一個(gè)體細(xì)胞克隆羊———多莉誕生了。它的誕生,標(biāo)志著理論上和技術(shù)上的重大突破,從理論上證明了已分化的動(dòng)物細(xì)胞具有全能性。哺乳動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)的研究已取得了一些突破性進(jìn)展,對(duì)動(dòng)物發(fā)育過(guò)程中基因表達(dá)的調(diào)控及發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。利用克隆技術(shù)可以進(jìn)行各種醫(yī)用人體蛋白的生產(chǎn),同時(shí)克隆技術(shù)對(duì)人類的細(xì)胞和組織治療也大有裨益。隨著體細(xì)胞克隆技術(shù)的發(fā)展,它與人類生產(chǎn)和生活的關(guān)系也愈來(lái)愈密切,克隆技術(shù)除應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和保護(hù)瀕危動(dòng)物外,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用尤顯重要?？寺〖夹g(shù)與基因療法的結(jié)合,使得遺傳疾病全面、徹底、高效的治療成為可能。例如,為治療遺傳缺陷,可將修改后的基因?qū)朐缙诘呐咛ゼ?xì)胞中,使其具備正確的基因,然后將該正常細(xì)胞移入去核卵母細(xì)胞中,再將胚胎移入母體,即可發(fā)育成正常的胎兒,與傳統(tǒng)的基因治療方法相比該項(xiàng)技術(shù)要有效得多。此外,利用克隆技術(shù)可以產(chǎn)生人體所需的內(nèi)臟器官,用于器官移植或替換體內(nèi)衰老及發(fā)生病變的器官。例如目前正在進(jìn)行的利用克隆豬提供人類器官的研究,即是先把引起人類對(duì)豬器官免疫排斥反應(yīng)的基因敲除后,將人類基因整合到豬的細(xì)胞的基因組中,克隆出帶有人類基因的可供人類器官移植用的豬器官。克隆技術(shù)將有望使該項(xiàng)工作應(yīng)用到臨床上,這樣就可以緩解捐獻(xiàn)器官的嚴(yán)重不足,并挽救千百萬(wàn)人的生命。同時(shí),還可以應(yīng)用克隆技術(shù)克隆出大量基因型相同的動(dòng)物來(lái)進(jìn)行臨床試驗(yàn),既可以保證實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的供給,又可以消除由于遺傳基因不同給臨床試驗(yàn)帶來(lái)的混亂。隨著體細(xì)胞克隆動(dòng)物的相繼誕生以及人類胚胎干細(xì)胞系的建立,“治療性克隆”逐漸成為可能的醫(yī)療方法。所謂“治療性克隆”就是指通過(guò)核移植技術(shù)構(gòu)建來(lái)源于病人體細(xì)胞的胚胎,