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胚胎工程理论基础


8.3.1 胚胎移植的目的
人工受精、冷冻精液:最大限度利用优良种公畜,加快家畜 优良品种的推广速度。 胚胎移植:提高母畜的繁殖潜力,扩大良种雌配子的利用。 家畜胚胎移植的目的:
发挥优良母蓄的繁殖潜力 促进家蓄改良的速度 作为胚胎操作的基础 保存遗传资源
胚胎低温冷冻技术在生产中的应用,可以不受时间、地点限 制,把受精卵或胚胎进行长期保存和运输,胚胎移植将变得 更实用。
8.2 胚胎发育的基本过程和机理
8.2.1 基本过程
(4)异种与多精受精的避免
(5)卵子的激活:Ca2+波、蛋白激酶II(依赖钙 调蛋白)、cyclin降解(MPF活性下降)——减数 分裂结束——核融合——重启细胞周期。 3、卵裂:
卵裂方式、特点、意义。
4、囊胚及其后期发育:
猪(全年多次发情)
绵羊(秋天多次发情) 山羊(秋天多次发情) 狗(秋春单次发情) 狐(11~3月单次发情) 兔(全年 多次夏几不发情) 水貂(2~3月多次发情) 猫(季节性多次发情) 猫 小鼠 大鼠
21d
16d 19d
2~3d
30~36h 39h 7~9d 2~4d
发情开始后30~40h(有的18h)
了解(如超声波图谱监测)卵泡的生长波及数量, 适时激素处理,阻止次要卵泡的闭锁,可获超排好 效果。
部分哺乳动物发情周期的天数、发情持续的天数与排卵时间
动 物
发情周期 发情持续时间
19~23d 21d 4~7d 13~17h
排卵时间
发情前一天至后一天 发情结束后12~15h
马(春秋多次发情,有全年) 牛(全年多次发情)
8.3.2 超数排卵 (4)卵巢状况:一个发情周期中,卵泡有几个“生 长波”。第一波(排卵当天)有一个优势卵泡和几个 较小卵泡生长,到发情中期会闭锁。紧接着开始第 二个卵泡生长波(一个优势和几个次要卵泡发育) 通常,LH高峰时,第二个波的优势卵泡将排卵,其 他卵泡闭锁。之后,发生第三、第四个生长波(第 一、第二波的重复)。 不同品种的牛,在一定的卵泡生长波内,次要卵泡 的生长差异很大,故超排的效果也不同。
8.3.1 胚胎移植的目的
1、发挥优良母畜的繁殖潜力
母牛的生殖细胞几万个,一生仅可繁殖10胎左右。
超排,平凡品质的“借腹怀胎”,繁殖增加几十倍。
2、促进家畜改良的速度
3、作为胚胎操作的基础
后代性别控制、受精卵切割、试管畜、转基因畜、 克隆畜——以胚胎移植作基础。
8.3.1 胚胎移植的目的
8.3.2 超数排卵 影响超数排卵的因素 (1)供体的年龄:3~8岁产奶牛,超排效果好,大 于10岁和未产奶牛(青年母牛,卵巢机能、生殖道 和操作的困难等所致,改进激素使用方法可改善) 明显下降。初情期的大鼠、小鼠、羊比成熟期后的 超排效果好,受精率高。 (2)供体品种的差异:排卵率高的动物品种对超排 的反应强于正常排卵率低的品种。 (3)激素处理的剂量:通常激素剂量越大,排卵数 越多;过剂量激素可抑制排卵,或影响卵的质量, 使受精率和可用胚胎的数量明显降低。 (4)卵巢状况:一个发情周期中,卵泡有几个“生 长波
8.2.1 基本过程 1、生殖细胞的发生: (1)卵细胞内的生殖质的决定作用 生殖决定质:果蝇的极质——极细胞,非洲爪 蟾——植物极 (2)生殖细胞向生殖腺的迁移 (3)生殖细胞的分化 2、受精: (1)精子的成熟与获能 (2)卵子的成熟与排放 (3)顶体反应
8.3.3 发情的同步化 2、人工药物调控同步发情:
(2)施用PGF2a或类似物促进黄体溶解——使
孕酮水平下降——卵泡发育趋向一致——母畜同
步发情排卵。PG对4~5日龄的黄体和自行退化前
后的黄体不起作用。所以连续两次(间隔10~12 d) 注射PG,48~72h后准时同步发情。 (3)结合上述两种方法,同步发情效果更好。连 续12d每天注射孕酮50mg和苯甲酸雌二醇
8.3.2 超数排卵
3、神经内分泌系统的相互作用:
环境条件——下丘脑——腺垂体——内分泌腺
(包括性腺)——靶器官、组织、细胞。
(正负控制、动态平衡)
8.3.2 超数排卵
4、超数排卵的方法: 使用FSH(半衰期短,每日皮下或肌肉注射1~2次) 数天,促进较多的卵泡发育,再结合应用LH或相 似激素——卵泡的最后成熟和排放。近年母牛超数 排卵研究较多,不同激素组合如下。 (1)FSH+其他激素(PGF2a 、LH、GnRH): 牛发情周期第16~20d,每天注射20、10、10、 10 mg FSH + 5mgLH,第5d100mgLH,平均排卵 21枚(4~55),回收用于胚胎移植的卵为53%。 花奶牛发情后9~13d,6.5~7.5mg(依体重而 定,2次/d),3d后注射氯前列腺素烯醇0.4mg和 0.2mg,收集胚胎6.42枚/头。
部分哺乳动物早期发育时间表
种类 小鼠 大鼠
兔 马*
牛 绵羊
2胞期 21~23h
1~2d
4胞期
38~50h 2~3d
16胞期
时期 60~70h 4d 1.5d 3d
发情开始后18~26h 发情开始后9~19h 发情开始后1~3d 发情开始后1~2d 交配后10.5h
8~9d
2d 4d
交配后40~50h 交配后24h 假如没有交配 发情开始后2~3h 发情开始后8~10h
15~21d 4d 4d
4d 10h 13~15h
8.3.3 发情的同步化
供体和受体必须同步发情(相同的生殖周期)才 可进行胚胎移植,才可使一个供体超数排卵获得
8.3 胚胎移植
胚胎移植(embryo transfer),也称受精卵移植:
一头母畜(供体)发情排卵经配种后,在一定时
间内从其生殖道(输卵管、子宫角)取出受精卵
或胚胎,移植到另一头与供体同时发情排卵、但
未经配种的母畜(称受体)的相应部位(输卵管、 子宫角)。胚胎着床、生长发育,产下供体的后 代。
8.3 胚胎移植
绵羊(1934年),山羊(1974年),猪(1951 年),牛(1978年),马(1973年)。
1948年(M.J.Chang,张明觉):超数排卵技术, 从2只母兔获得88个受精卵,移植给7只受体兔, 产下76只小兔。具划时代的意义。 我国从70年代开始胚胎移植的研究。家兔(1979 年)、山羊(1974年)、牛(1978年)获得成功。 牛的超数排卵、胚胎移植有较快的发展。也是“八 五”、“九五”农业部的重点攻关项目。但与发达国 家相比,我国的胚胎移植技术水平较低,尚处开 发应用的过渡阶段。
5mg,30h后注射GnRH100μg,25h后开始排卵。
8.3.4 胚胎的采集与检查
超排的母牛在发情的当日晚次日晨,人工受精两 次,保证排出的卵受精。 受精卵的发育及在输卵管内移动速度基本同步。 输卵管——子宫双冲洗法,冲出输卵管和子宫角 的受精卵或胚胎。 人工采集的胚胎:直接移植给 受体、冷冻保存用 于以后移植。 采集回收胚胎:外科手术法、非手术回收法。
8.1 概述
在体外受精和体外胚胎发育基础上,发展了胚胎 工程:胚胎切割、胚胎移植、胚胎冷冻保存、性
别控制、嵌合体制作、甚至细胞核移植和转基因
操作等技术。所有技术都在胚胎发育过程中进行。
也称发育工程。
本章介绍:体外受精、胚胎移植、试管动物、生
殖细胞和胚胎的冷冻保存。
8.2 胚胎发育的基本过程和机理
8.3.2 超数排卵
(2)PMSG + 其他激素(PG、雌二醇、HCG): PMSG半衰期长,只需注射一次。 牛的性周期的8~12天(黄体期)注射PMSG,2d 后注射PG促黄体溶解,48h后则发情超数排卵。 PMSG(16~17d) + 雌二醇(19~20d)+ HCG (21d)——排卵33枚/头(14~104),回收率 50%。 PMSG:对供体刺激小,费用低,使用方便。但半 衰期长(118~123h),使未排的大卵泡残留卵巢而 分泌雌激素——影响回收胚胎的质量,延长卵巢恢 复时间和重复超排间隙。大剂量的PMSG尤为严重。 1500~3000 IU PMSG,效果较稳定。
1982年(Brachet,美国):第一胎试管牛。 自此,十几种哺乳动物的试管动物相,剑桥大学的一位台湾学生首次完成猪胚胎
移植,成功移植4个经试管受精的猪胚胎,获得4只
小猪。 1987年,美国国家动物园移植了一只濒临灭绝的珍 贵猫的受精卵,成功获得3窝小猫。 1978年,两位英国科学家为一位30岁的初产妇创造 了世界第一个试管婴儿。 澳大利亚利用胚胎移植技术在近十年里使安哥拉山羊 的数量由30万只增加到100万只。
8.2 胚胎发育的基本过程和机理
8.2.2 机理: 细胞分裂:二相周期 细胞分化:基因差别表达——诱导——信号分子、 位置效应、内外环境 模式形成:构建时空活动模式——发育形成有序结 构:前后轴、背腹轴,外、内、中胚层。 形态发生:胚胎三维结构的变化。细胞形态、状态 的改变,胞间信号传导,细胞运动、增殖和调亡。 生长:早期胚胎生长少;中后期胚胎生长:细胞数 量和体积增加、胞外物质累积;器官和躯体不同部 位生长差别形成躯体的外形。
第八章 胚胎工程
(Embryo Technology)
8.1 概述
加快优良家畜品种的繁殖是保证物质生活不断
提高的迫切需要。一个多世纪以来,人们就期望“借
腹怀胎”提高种畜的利用率。
1890年(Walter Heape,英国):兔胚胎移植
20世纪30年代:山羊、绵羊胚胎移植成功
体外受精和胚胎体外发育研究,最早于1913年
8.3.3 发情的同步化
2、人工药物调控同步发情:
(1)孕酮激素类药物:在母畜血液中保持一定量 造成人为的黄体期——抑制卵巢内卵泡的发育和 成熟。当卵泡发育状态大致处于同一时期时,解 除人工抑制,即可同步发情排卵。
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