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胚胎工程技术及应用:高中生物核心知识精讲

时间:2023-08-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:牛的胚胎移植技术较为成熟。胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。④体外受精、核移植或转基因等获得的胚胎,都必须移植给受体才能获得后代,因此,胚胎移植是胚胎工程的最终技术环节。目前,仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高,这成为提高家畜胚胎利用率的手段之一。

胚胎工程技术及应用:高中生物核心知识精讲

一、体外受精

1.试管动物:通过人工操作使卵子在体外受精,经培养发育为早期胚胎后,再进行移植产生的个体。

2.获得试管动物需要技术手段:体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植。

提醒:试管动物是有性生殖技术;克隆动物是无性生殖技术。

3.体外受精的步骤:卵母细胞的采集、精子的获取和受精。

(1)卵母细胞的采集:

①小型动物:一般用促性腺激素处理,使其排出更多的卵子(超数排卵),从输卵管中冲取卵子。

②大型动物:从屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞,也可以直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。

提醒:采集的卵母细胞需在体外培养成熟(MⅡ期)后才能与获能的精子受精。

(2)精子的获取:假阴道法、手握法、电刺激法等。

提醒:精子的获能方法:

①体内获能:利用自然交配法交配后从雌性生殖道冲取精子用于受精。

②体外获能的方法:

(3)受精:获能的精子和培养成熟的卵子,在适当的培养液中共同培养一段时间,来促使它们完成受精。

4.意义:提高动物繁殖能力的有效措施;可以为胚胎移植提供可用的胚胎。

二、胚胎移植

1.概念:将通过体外受精及其他方式(如转基因、核移植等)得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。

提醒:提供胚胎的个体称为“供体”,接收胚胎的个体叫“受体”。牛的胚胎移植技术较为成熟。

2.胚胎移植的基本步骤:供、受体的选择和处理→配种或人工授精→胚胎的收集、检查、培养或保存→胚胎移植,以及移植后的检查。

(1)供、受体的选择和处理:

①选择:供体:遗传性状优良和生产能力强;受体:有健康体质和正常繁殖能力。

②处理:供体与受体进行同期发情处理(常采用黄体酮等激素类似物诱导)。

(2)配种或进行人工授精:供体母本注射促性腺激素处理使之超数排卵。

(3)胚胎的收集、检查、培养或保存:将供体母本子宫内的胚胎冲洗出来,一般培养胚胎到桑葚胚或囊胚阶段,可进行胚胎移植。也可放入-196℃的液氮中保存。

(4)胚胎移植,以及移植后的检查:胚胎移植并对受体母本进行是否妊娠的检查。

3.实质:早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

4.胚胎移植的生理学基础

(1)对受体进行同期发情处理后,使供体和受体生殖器官的生理变化同步,为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。

(2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎收集提供了可能。(www.xing528.com)

(3)受体对供体胚胎基本上不发生免疫排斥反应。

(4)供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系,其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。

5.意义:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。

(1)大大缩短了供体本身的繁殖周期。

(2)对供体施行超数排卵处理后,可获得多枚胚胎,增加供体后代的数量。

温馨提示

①在胚胎移植前,使供体和受体具有相同生理环境的处理方法是同期发情处理。胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。

②促进超数排卵的激素是促性腺激素。

③一般选择桑葚胚或囊胚进行胚胎移植。

④体外受精、核移植或转基因等获得的胚胎,都必须移植给受体才能获得后代,因此,胚胎移植是胚胎工程的最终技术环节(最后一道工序)。

三、胚胎分割

1.概念:指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。

提醒:是一种无性繁殖(克隆)技术,胚胎分割得到的个体都具有相同的遗传物质。

2.理论基础:细胞的全能性。

3.操作仪器:体视显微镜和显微操作仪。

4.操作步骤:选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚,将它移入盛有操作液的培养皿中,在显微镜下用分割针或分割刀片分割,分割后的胚胎直接移植给受体或经体外培养后,再移植给受体。

温馨提示

①对囊胚阶段的胚胎进行胚胎分割时,内细胞团要均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

②囊胚期的胚胎,可以取滋养层细胞,利用DNA分析,鉴定性别。

5.意义

(1)提高胚胎的利用率,促进优良动物品种的繁殖,产生遗传性状相同的后代,是遗传学研究的宝贵材料。

(2)胚胎移植前,进行性别鉴定、遗传病筛查等,对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。

6.现行存在的问题:同卵多胎的可能性是有限的,分割次数越多,分割后胚胎成活的概率越小。

提醒:早期胚胎的体积很小,在显微镜下才能看到,细胞数目也是有限的,分割份数越多,每一份的细胞数会越少,不但难以做到均等分割,而且囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会越大。因此,分割的份数越多,技术的难度会越大,移植后恢复和发育的难度也会越大,移植成功率越低。目前,仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高,这成为提高家畜胚胎利用率的手段之一。

【注释】

[1]MS培养基:1962年,由Murashige和Skoog为培养烟草细胞而设计的,是目前使用最广泛的植物培养基,配方见教材附录1。

[2]与人教版教材配图进行比较分析,以便更好地理解。

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