细胞工程学 第10章

1、第十章第十章 胚胎工程胚胎工程 20世纪世纪70年代，以年代，以胚胎工程胚胎工程为核心的为核心的生物技术育种体系的应用，正逐步取代以生物技术育种体系的应用，正逐步取代以杂交和选择杂交和选择为主要手段的为主要手段的传统育种传统育种方法，方法，给世界畜牧业及其相关领域的发展注入新给世界畜牧业及其相关领域的发展注入新的活力。的活力。胚胎工程是在胚胎移植技术的基胚胎工程是在胚胎移植技术的基础上发展起来的现代生物技术础上发展起来的现代生物技术。主要应用主要应用 :1在家畜改良方面的应用在家畜改良方面的应用 2在特定品种扩繁上的应用在特定品种扩繁上的应用3在动物生物多样性上的应用在动物生物多样性上的应用4

2、其它方面的应用其它方面的应用第一节第一节 胚胎移植技术胚胎移植技术 胚胎移植胚胎移植也称受精卵移植，是将也称受精卵移植，是将良种母畜配种后，从其生殖道（良种母畜配种后，从其生殖道（输卵输卵管或子宫角管或子宫角）取出受精卵或早期胚胎，）取出受精卵或早期胚胎，移植到具同种生理状态的母畜体内，移植到具同种生理状态的母畜体内，使之继续发育成新个体，所以也称为使之继续发育成新个体，所以也称为“借腹怀胎借腹怀胎”。一、胚胎移植的发展历史与意义一、胚胎移植的发展历史与意义 1胚胎移植的发展历史胚胎移植的发展历史1890年，剑桥大学的年，剑桥大学的Walter Heape首次提出首次提出 了受精卵可以在宿主母

3、体内发育的可能。了受精卵可以在宿主母体内发育的可能。20世纪世纪30年代以来，科学家先后在年代以来，科学家先后在绵羊绵羊（1934年）、年）、猪猪（1951年）、年）、山羊山羊（1974年）、年）、牛牛（1978年）和年）和家兔家兔（1979年）等年）等家畜上进行胚胎移植实验，并相继获得成功。家畜上进行胚胎移植实验，并相继获得成功。 2胚胎移植的意义胚胎移植的意义（1）发挥优良母畜的繁殖潜力）发挥优良母畜的繁殖潜力（2）促进家畜改良的速度）促进家畜改良的速度（3）作为胚胎操作的基础）作为胚胎操作的基础（4）保存遗传资源）保存遗传资源二、胚胎移植的操作流程二、胚胎移植的操作流程1同期发情和超数排

4、卵同期发情和超数排卵（1）供体、受体的选择）供体、受体的选择畜牧学选择畜牧学选择：胚胎移植的供体要求是加快繁：胚胎移植的供体要求是加快繁殖的生产能力较高的殖的生产能力较高的优良品种优良品种，受体则是繁，受体则是繁殖性能较高的殖性能较高的本地品种本地品种。兽医学选择兽医学选择：排除：排除病畜病畜，尤其生殖器官病患。，尤其生殖器官病患。生理学选择生理学选择：重点捡出超排和同期发情处理：重点捡出超排和同期发情处理前的前的卵巢活性卵巢活性，即，即卵泡发育和黄体功能卵泡发育和黄体功能。（2）同期发情）同期发情 同期发情又称同步发情同期发情又称同步发情，就是利用某些，就是利用某些激素制剂激素制剂人为地控制

5、并调整一群母畜发情周人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在期的进程，使之在预定时间内集中发情预定时间内集中发情。 哺乳动物的生殖周期是各式各样的，有哺乳动物的生殖周期是各式各样的，有的的一年只有一次发情期一年只有一次发情期，有一定的生殖季节；，有一定的生殖季节；如如狐、熊狐、熊等一年只出现一次发情周期，它的等一年只出现一次发情周期，它的发情期较长，一年只能发情期较长，一年只能生产一次生产一次。 有的动物有的动物一年出现一年出现多次发情周期多次发情周期，则，则发情期较短，发情期较短，一年生产数次一年生产数次，每次产仔，每次产仔5 56 6个，如个，如鼠类鼠类。 有的只有有的只有一个繁殖季

6、节一个繁殖季节，但在繁殖季，但在繁殖季节内可以节内可以多次发情多次发情；如如水貂、漳水貂、漳等严格受等严格受季节性限制，每年只能产季节性限制，每年只能产一胎一胎。 有的有的一年任何时期都可以发情一年任何时期都可以发情，没有，没有明显的生殖季节。明显的生殖季节。 出现发情行为和生殖生理变化持续的出现发情行为和生殖生理变化持续的时间为时间为发情期发情期。 各种动物发情期的长短各有不同，如各种动物发情期的长短各有不同，如小小鼠鼠3 3小时，小时，牛牛12122222小时，小时，羊羊24243636小时，小时，猪猪2 23 3天，天，马马4 46 6天，天，狗狗9 9天。天。 动物的两次发情期之间，所

7、处的时期为动物的两次发情期之间，所处的时期为休止期休止期。 发情期和休止期有规律的交替出现，这发情期和休止期有规律的交替出现，这种周期性的变化称为种周期性的变化称为发情周期发情周期。 同期发情的意义：同期发情的意义：1 1有利于推广人工授精有利于推广人工授精。如果能在短时间。如果能在短时间内使畜群集中发情，就可以根据预定的日内使畜群集中发情，就可以根据预定的日程巡回进行定期配种。程巡回进行定期配种。 2 2便于组织生产便于组织生产。可使母牛配种妊娠、分。可使母牛配种妊娠、分娩及犊牛的培育在时间上相对集中，便于娩及犊牛的培育在时间上相对集中，便于肉牛的成批生产，从而有效地进行饲养管肉牛的成批生产

8、，从而有效地进行饲养管理，节约劳动力和费用，适合工厂化养牛。理，节约劳动力和费用，适合工厂化养牛。 3 3提高繁殖率提高繁殖率。 能使乏情状态的母牛出能使乏情状态的母牛出现性周期活动。现性周期活动。4 4在在胚胎移植胚胎移植中，是必不可少的方法。中，是必不可少的方法。 （3）超数排卵）超数排卵 对供体母畜，都要求实现超数排卵，才对供体母畜，都要求实现超数排卵，才能最大限度地提高其利用率。能最大限度地提高其利用率。 诱导家畜超数排卵，都需注射诱导家畜超数排卵，都需注射外源激素外源激素，其其目的就是人工的使动物的激素水平达到阈目的就是人工的使动物的激素水平达到阈值，从而诱发卵的成熟与排放值，从而诱

9、发卵的成熟与排放。对卵巢产生。对卵巢产生作用并能引起卵的成熟和排卵的激素主要有：作用并能引起卵的成熟和排卵的激素主要有：孕酮、雌二醇孕酮、雌二醇（E2）、）、促卵泡激素促卵泡激素（FSH）、）、促黄体激素促黄体激素（LH）、）、促性腺激素释放激素促性腺激素释放激素（GnRH）等。）等。 2胚胎的采集胚胎的采集 以发情日为第以发情日为第0天，在天，在67.5天或天或第第23天分别从子宫角或输卵管回收天分别从子宫角或输卵管回收胚胎。胚胎。 采胚就是借助工具利用冲胚液将采胚就是借助工具利用冲胚液将胚胎从生殖道中冲出并收集在器皿中胚胎从生殖道中冲出并收集在器皿中。 胚胎的采集方法有如下几种：胚胎的采集

10、方法有如下几种：（1）外科手术回收法）外科手术回收法 剖腹，根据间隔时间确定部位，剖腹，根据间隔时间确定部位，注入冲卵液回收受精卵。注入冲卵液回收受精卵。 优点：优点：此法操作简便，冲卵液用量少，此法操作简便，冲卵液用量少，容易检卵，回收率高。容易检卵，回收率高。 缺点：缺点：是需全身麻醉，剖腹后会形成是需全身麻醉，剖腹后会形成组织粘连和瘢痕，术前需空腹。组织粘连和瘢痕，术前需空腹。 第二节第二节 胚胎保存技术胚胎保存技术 胚胎移植流程图胚胎移植流程图第三节第三节 胚胎分割技术胚胎分割技术 （1）显微针分割法）显微针分割法 第四节第四节 体外受精技术体外受精技术 精子采集精子采集 超数排卵超数

11、排卵 假孕动物准备假孕动物准备 精子获能精子获能 卵子采集卵子采集 胚胎移植胚胎移植 体外受精体外受精 胚胎培养胚胎培养 产仔产仔 (2)(2)加强腔前卵泡培养的研究，利用优良母加强腔前卵泡培养的研究，利用优良母畜的遗传资源畜的遗传资源 目前胚胎移植技术利用的卵母细胞不足目前胚胎移植技术利用的卵母细胞不足家畜卵巢上卵母细胞总数的家畜卵巢上卵母细胞总数的千分之一千分之一。为。为此，此，一方面提高活体取卵技术，另一方面一方面提高活体取卵技术，另一方面需研究腔前卵泡和小卵泡的体外成熟技术需研究腔前卵泡和小卵泡的体外成熟技术。为保证卵母细胞的稳定为保证卵母细胞的稳定来源来源及良种母畜或及良种母畜或濒危

12、动物的濒危动物的保种保种，卵泡和卵母细胞的超低，卵泡和卵母细胞的超低温冷冻温冷冻保存保存技术的研究也必须加强。技术的研究也必须加强。 (3)(3)加强体外受精与其他生物技术的结合加强体外受精与其他生物技术的结合 体外受精与转基因、克隆、性别控制及胚胎体外受精与转基因、克隆、性别控制及胚胎干细胞的培养密不可分。干细胞的培养密不可分。通过体外受精可为外源通过体外受精可为外源基因的导入提供充足的基因的导入提供充足的胚胎来源胚胎来源；为克隆技术提；为克隆技术提供成熟卵母细胞和克隆胚胎的供成熟卵母细胞和克隆胚胎的培养体系培养体系；用分离；用分离的的X X和和Y Y精子与卵子体外受精，可对哺乳动物进行精子

13、与卵子体外受精，可对哺乳动物进行性别控制性别控制。胚胎干细胞的分离也需要胚胎移植技。胚胎干细胞的分离也需要胚胎移植技术提供胚胎和培养体系。这些生物技术的综合发术提供胚胎和培养体系。这些生物技术的综合发展将对人类生活产生重大影响展将对人类生活产生重大影响. . 2010年年10月月4日公布的日公布的诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖生理学或医学奖，获奖者为素有，获奖者为素有“试管婴儿之父试管婴儿之父”之称的之称的英国生理英国生理学家罗伯特学家罗伯特爱德华兹爱德华兹。由他开创的。由他开创的体外受精技术使体外受精技术使400多万多万人得以降人得以降生。生。 英国科学家英国科学家罗伯特罗伯特爱德华兹爱德华兹

14、试管婴儿之父试管婴儿之父2010年诺贝尔生理学、年诺贝尔生理学、医学奖医学奖 1978年年7月月25日日11时时47分，世界第一位分，世界第一位“试试管婴儿管婴儿”诞生了，名为诞生了，名为路易丝路易丝布朗布朗。 路易斯的出生再次引起了社会对路易斯的出生再次引起了社会对“试管婴儿试管婴儿”的关注，的关注，很多人对很多人对“试管婴儿试管婴儿”的健康提出质疑的健康提出质疑，“他们的发育正常么？他们的发育正常么？”“”“智力会不会有问智力会不会有问题？题？”“”“这项技术是否值得推广？这项技术是否值得推广？”而更多的压而更多的压力来自伦理和社会方面，为了提高成功率，会培力来自伦理和社会方面，为了提高成功率，会培育多个胚胎，育多个胚胎，那么其他未被采用的胚胎又该如何那么其他未被采用的胚胎又该如何对待？这种工厂化的生产方式是否会加速人口过对待？这种工厂化的生产方式是否会加速人口过剩？人类的后代是否可以改造？人类基因组是否剩？人类的后代是否可以改造？人类基因组是否也能被设计？也能被设计？ 2004年，年，26岁的路易斯与岁的路易斯与34岁的韦斯岁的韦斯利利姆林德喜结连理。爱德华兹受邀参加姆林德喜结连理。爱德华兹受邀参加他们的婚礼。他们的婚礼。2006年年初，路易丝以年年初，路易丝