繁殖生物技术创新研究及利用我国动物的繁殖技术自20世纪50年代建立以耒,在各领域如生殖生理﹑繁殖生物技术﹑繁殖障碍等研究工作和开发中攻克了许多难题,产生了许多成果,为推动我国畜禽改良及畜牧业生产水平的提高起到了重要作用。
繁殖生物技术人工授精技术胚胎移植技术人工授精技术仍是当前动物繁殖技术中的最基础技术,也是我国应用的最成功的繁殖技术,对畜牧业发展和进步发揮了巨大的作用。
由鲜精→冻精→己知性別精液(冻精)的人工授精技术。
牛的鲜精人工授精技术——1952年北京双桥农场研究并获得成功,1954年直肠把握子宫颈深部输精成功。
牛的泠冻精液人工授精技术——1963年研制出颗粒泠冻精液,1966年用液氦制作颗粒泠冻精液人工授精成功。
到1981年颗粒泠冻精液普及率己达85%%。
情期受胎率在50%左右。
20世纪70年代引进和开发细管泠冻精液技术,使用率逐年增长。
1981年!北京市种公牛站从法国引进了全套细管冷冻技术设备,使冷冻精液的产量和质量全面提高。
己知性別精液生产与应用(X﹑Y精子分离技术)由于X精子DNA含量比Y精子高3%~4%,1989年Johnson等人用流式细胞仪成功分离了活的X和Y精子,并用分离的X和Y精子输精分别产下了预知性别的后代。
1993年Cran等应用该技术成功分离了牛精子。
与国外相比,我国奶牛性控精液的试验和应用研究较晚,直到21世纪初才有了迅速发展。
2001年10月,黑龙江大庆市田丰生物工程公司率先进行奶牛精液分离研究,于2003年11月,该公司诞生了我国第一头性控牛犊。
2004年,内蒙古赛科星生物科技有限责任公司和X、Y(天津)有限公司先后从美国引进精子分离设备和技术,进行奶牛性控精液的试验研究和规模化生产。
上述三家公司目前已拥有流式细胞分离仪26台,年可生产性控精液50万剂以上(200万X精子为一个输精剂量),并取得了牛精子分离技术的前期商业许可,从事性控精液的生产和销售。
目前,我国奶牛性控精液的生产能力居世界首位。
与此同时,加拿大爱德牛业发展集团、深圳西姆生物技术有限公司(代销美国GRI公司的性控冻精)等也在向我国供应性控精液。
现在,北京、内蒙古、河北、黑龙江、新疆等省区已在奶牛上开始推广性控精液人工授精,与配的青年母牛达55%之多;从2005年至今,内蒙古繁育生物技术有限公司已推广使用奶牛性控精液27万支,配种母牛15万头次,产母犊14万头,平均情期受胎率58.6%,母犊率达到93%以上。
在短短的几年时间内,企业和大专院校、科研院所密切结合,采用产、学、研和应用一体化模式,为我国奶牛性控精液的产业化和奶牛品质改良作出了重要贡献。
一、性控精液奶牛的精液含有X、Y两种性染色体的精子,-X精子携带X染色体,与卵子受精后产生雌性后代;-Y精子携带Y染色体,与卵子受精后产生雄性后代。
性控精液是通过精子分离技术将X、Y分离,按需求使用不同精子来迖到性控目的。
胚胎生物技术我国的胚胎移植技术始于20世纪70年代。
1974年中国科学院遗传所获得绵羊胚胎移植成功,随后相继在其它家畜:山羊、奶牛、肉牛、水牛、猪、马、羊等获得成功。
其发展历程大体分为实验研究阶段(70年代初至80年代中期)、研究提高阶段(80年代中期至90年代初期)、生产应用阶段(90年代中期至今)三个阶段。
胚胎移植技术虽起步较晚,但提高发展很快。
几十年来,取得丰硕成果和进展,已达到国际先进水平,并与国际的研究进展接轨。
目前正向胚胎工程延伸,并向产业化方向发展。
在我国已有多种动物的胚胎移植、胚胎冷冻、体外受精、胚胎分割、胚胎和体细胞核移植、性别控制获得成功,并具备大规模生产性控奶牛精液和胚胎的能力;已获得小鼠、山羊、牛、猪等动物的类胚胎干细胞,在牛、羊、猪转基因和乳腺生物反应器方面也取得较大进展。
先后获得克隆山羊、绵羊、水牛、牛、猪、兔等动物。
在动物胚胎玻璃化冷冻保存、牛羊体外受精、动物克隆技术等研究方面达到国际先进水平。
在水牛克隆、性控试管水牛等研究处于国际领先水平。
总之,胚胎生物技术在畜禽扩群(增加种畜禽数量)、育种(提高种畜禽质量)、保种(保护动物多样性)、引种(优良种畜禽交流)、医学(生物制药与治疗)、(规模化生产(繁殖控制技术)等领域发挥了巨大作用,为我国畜牧业又好又快地发展提供了技术支撑。
胚胎移植在牛羊扩繁和育种中发挥重要作用,进入21世纪以来,我国年移植受体牛达数万头,为迅速扩繁高产奶牛起到较大作用。
我国“863”计划、国家攻关计划、农业部重点攻关计划和部分省市的研究计划都重点支持了动物胚胎移植技术的研究与开发,包括胚胎分割、卵母细胞体外成熟、体外受精、核移植技术等,并利用体外受精和胚胎移植技术繁育了大量的优良种畜,目前,我国奶牛的胚胎移植数量已接近10,000枚左右/年,在发展中国家处于先进水平。
据不完全统计,我国有以胚胎移植技术为核心的生物技术公司32家。
近年来,随着奶牛业的发展,胚胎移植推广范围逐渐扩大,国内有数十个单位和公司开展此项业务,并探讨胚胎移植产业化的路子。
目前从胚胎移植研发与产业化的模式看有以下几种作法:①国内与国外合资(作)组成公司;②科研单位、高等院校以技术入股方式与企业合作组成公司;③企业投资聘请科技人员成立公司;④以科研单位、高校自己的科研教学人员组成独立实体。
上述几种模式除个别几家有盈余外,大部分还不能自立,主要靠国家经费支持。
从地域看在奶牛数量多,奶业发达的省、市、自治区如北京、河北、黑龙江、新疆、内蒙古等地牛胚胎移植开展的规模较大。
目前,我国牛胚胎移植技术己进入推广应用阶段,随着我国养牛业的发展,高产纯种奶牛紧缺,促进了牛胚胎移植技术在生产中的应用推广。
此阶段技术逐渐成熟,已达到实际应用水平,胚胎移植规模不断扩大,效率不断提高,已经走向市场,并在高产核心群的快速扩繁、优秀种公牛的选育、胚胎工程相关技术研究中发挥重要作用。
存在的问题自20世纪70年代以来,我国奶牛胚胎移植及胚胎工程技术取得突飞猛进的发展,但与国外先进水平相比仍存在一定差距,主要表现在:1.缺少高生产性能的供体牛群,胚胎来源困难;2.胚移所需设备、激素、药品大都依靠进口,胚移成本高;3.在超排和移植技术水平方面还有待于进一步提高;4.胚胎移植技术尚不规范,产业化机制尚不健全;5.胚胎高技术如克隆、转基因等效率比较低。
相关的胚胎生物技术重复超排技术胚胎分割技术与应用卵母细胞与胚胎冷冻保存技术研究与应用己知性别胚胎生产与应用体外受精胚胎生产与应用其它:克隆技术﹑转基因技术﹑核移植技术等重复超排技术超数排卵(Multiple Ovulation)是牛胚胎移植技术产业化中的关键技术,但在供体牛超排的变异性限制了胚胎移植的产业化推广应用。
牛的正常超排要求相隔2个月,采用重复超排技术仅需相隔25~30天,有效地缩短了超排间隔是获得大量优良胚胎的重要手段,进-步提高供体利用率。
重复超排技术处理:在前次冲胚后5~10天间放CIDR並注维生素ADE次日注射雌二醇按正常超排处理。
北京安伯胚胎生物技术中心在2005年对21头西门塔尔牛进行了7次重复超排取到95~100%的有效率。
进行重复超排必须对供体牛加强和提高饲养标准。
胚胎分割技术与应用胚胎分剀是继胚胎移植后迅速发展起来的一项胚胎工程新技术,它系来用特制的显微刀片或玻璃微针对早期胚胎分割为2﹑4﹑或8 等份,以提高胚胎的利用率,不仅增加良种后代繁殖数和繁殖效率,也降低胚胎移植成本。
目前,分割技术通过20年的发展已比较成熟和完善,甚致采用徒手操作亦可达刭较好分割效果。
但分割胚胎存在个别胎儿体重偏小现象和畸形发育现象。
卵母细胞与胚胎冷冻保存技术研究与应用胚胎冷冻保存是胚胎移植产业化不可缺少的环节,也是动物保种,建立基因庫不可缺少的手段之-。
它对动物繁殖学﹑胚胎生物技术等的基础理论研究具有重要价值。
自1982年冷冻保存的牛胚胎在我国首次获得成功,冷冻技术和方法由最初的慢速冷冻发展到当今釆用一步或二步玻璃化快速冷冻。
其发育率可达83%和93%%。
2004年在国际上首次体细胞克隆牛的胚胎,经玻璃化冷冻后移植菝得了后代。
目前玻璃化冷冻技术己较广泛的用于生产。
卵母细胞冷保存是近几十年逐步发展起来时新兴生物技术,对建立各类动物的“卵子庫”具有重要意义,对各种胚胎生物技术的需求发掸着重要作用。
目前国内在2004年进行了牛卵母细胞昀玻璃化冷冻后体内﹑体发育能力及对克隆胚胎全程发育的支持和制备的体细胞克隆牛,有16.3%重枸胚可发育至囊胚,移植的6头受体2头妊娠,1头顺利分娩。
這是国际上首例利用冷冻卵母细胞获得的克隆牛。
己知性别胚胎生产与应用为达到性别控制目的,1989年澳大利亚首先成功地采用PCR扩增技术对牛胚胎Y染色体特异片断进行了性别鉴定。
1991年我国首次应用PCR扩增SRY序列成功进行牛胚胎性别鉴定並移植后产犊。
2005年建立了双重胚胎性别鉴定技术体系,鉴定准确率100%,该体系特点是灵敏度极高,操作程序简化。
釆用X﹑Y分离的精子进行体内和体外受精的己知性别胚胎生产,己是较成熟的生产技木,尤其体内胚胎在国内﹑外均己在生产中推广和应用。
目前,由于精子分离的成本较高,受胎率较低,整体技术尚需进一步提高和完善体外受精胚胎生产与应用体外受精可为胚胎生产提供廉价而高效的手段,对充分利用优良品种资源,缩短家畜繁殖周期,加快品种改良速度都有着重要价值。
也为相关的胚胎生物技术提供丰富的试验材料和必需的研究手段。
我国在20世纪80年代引进该項技术后发展很快,在90年代我国专家在澳大利亚和加拿大胚胎生产基地,利用体外受精技术,生产近4万枚胚胎,在国内进行移植,获得数百头犊牛。
之后,有多个国外胚胎公司在国内推广国外生产的体外受精胚胎,取得一定的成果。
由于影响体外生产牛胚胎的因素较多,其总成功率较低和不稳定,尚需进一步完善。
牛的活体采卵技术克隆技术﹑转基因技术﹑干细胞技术等克隆技术克隆技术为提高动物繁殖率提供了新的技术途径。
在国家“七五”至“+一五”和“863”计划等国家科技项目的大力支持下,我国科学家通过不懈的努力取得一系列重大进展,在该领域己跻身于世界前列。
先后获得体细胞山羊﹑绵羊﹑水牛﹑牛﹑猪﹑兔和北山羊等动物。
1995年广西农大获我国笫一头胚胎细胞克隆牛2001年中国农大获4头妊娠克隆牛,其中-头达预产期。
同年在深圳获得体细胞克隆牛2001年青岛农业大学获两头我国首次成活体细胞克隆牛2002年中科院在山东获14头荷斯坦﹑盖洛威体细胞克隆牛成活群体2002年中国农业大学等克隆出我国笫一头冀南黄牛2003年中科院等在新疆金牛公司获得克隆存活奶中12头转基因技术转基因动物己成为生命科学中发展最快﹑最热门的领域。
我国从1984年开始研究,获得了含人p-珠蛋白基因的转基冈小鼠。