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胚胎分割

标签: 生物 理学 医学

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胚胎分割

胚胎分割:Embryo bisection)借助显微操作技术或徒手操作方法切割早期胚胎成二、四等多等份再移植给受体母畜,从而获得同卵双胎或多胎的生物学新技术。

胚胎分割胚胎分割






1基本信息

名称:胚胎分割

来自同一胚胎的后代有相同的遗传物质,因此胚胎分割可看成动物无性繁殖或克隆的方法之一。胚胎分割所需要的仪器设备为实体显微镜和显微操作仪。胚胎分割同样也可以采取胰蛋白酶分解的方法。

2研究历史

1890Heape在英国剑桥大学首次报道获得兔子胚胎移植成功以来,胚胎移植技术已有100多年的研究历史。20世纪30年代以来,胚胎移植的研究越来越多,对各种家畜均获成功,主要有绵羊、山羊、猪、牛、马。19751月在美国科罗拉多州召开了第一届国际胚胎移植学会成立大会,标志着胚胎移植技术进入了更高的发展阶段。1976年牛的非手术移植技术推广,1977年开始商业化应用,13个国家成立了数百家商业化胚胎移植公司。仅北美洲,1978年移植后妊娠的牛近1万例,目前仅美国每年通过胚胎移植技术而妊娠的牛达30万例。

我国这一技术起步较晚,1973年家兔胚胎移植成功,1974年绵羊、1978年奶牛、1980年奶山羊胚胎移植成功;19761977年家兔胚胎和绵羊胚胎低温保持1天和10天后移植成功;1980年绵羊胚胎超低温保存后,移植产羔;1982年牛胚胎冷冻374天后移植产犊3头;1982年马胚胎移植成功。90年代前后分割牛羊成功,郭志勤等于1989年获得奶牛冻胚分割植后产同卵双犊和1992年绵羊鲜胚分割四分胚移植产同卵羔;1989年牛四分胚成功产犊。

牛胚胎分割技术是在牛胚胎移植技术的基础上发展起来的技术。其方法是通过对胚胎的显微外科操作,把一个胚胎分割成两个或多个,由于牛胚胎发育早期,每个卵裂球都具有发育成一个完整个体的潜在可能性,因此通过胚胎分割技术,可以人工制造同卵双胎或多胎,可成倍地增加胚胎数和产犊数,从而迅速扩大良种奶牛群,加速奶牛业的发展。此外通过胚胎分割技术还可获得性别和遗传上完全相同的同卵孪生或多生后代,为遗传学、生理学、营养学等研究提供宝贵试验材料。目前我国在实施牛胚胎分割技术时需重点解决的是胚胎分割的有效率和胚胎移植的怀孕率等问题。

3技术手段

核移植技术虽然可以大幅度改善动物良种培育,但是采用去核卵细胞复制或核质杂交的方法去提高哺乳动物优良品种的繁殖率,收效不大。因为哺乳动物的雌性不像鱼、蛙的雌性一次能排很多卵,一般为12个甚至几个。

由于一个受精卵在发育成胚胎时,要经历一个受精卵细胞分裂为两个、两个分裂为四个、四个分裂为八个……这样的过程,并且动物细胞有全能性,英国剑桥大学生物学家威拉德森在1979年首先想到将受精卵在发育为胚胎的过程中分裂出的细胞加以分割,再将分割的胚胎细胞分别加以培养,从而发育出完整的新一代的方法,他用绵羊的幼胚进行了实验。当绵羊的受精卵细胞从一变二、二变四、到四变八时,他将这八个卵裂期的细胞分割成四份,每份包括两个细胞,然后将分割的细胞重新送到母羊的子宫里面发育,结果,母羊产下了4只活泼的小羊羔。——被分割的受精卵细胞发挥了它们的全能性,各自独立地发育成健康的小羊羔。实验充分证明威拉德森的设想是可行的。胚胎分割大大提高了动物的繁殖率。正常情况下,一头良种奶牛,一生约产犊10头,如用胚胎分割并找别的奶牛“寄母”怀孕,那么从一头良种母奶牛就能得到几百头良种奶牛。

进行胚胎分割时,应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚,将其移入盛有操作液的培养皿中,然后,用分割针或分割刀进行分割。对于不同发育阶段的胚胎,分割的具体操作不完全相同。

具体操作时,用分割针或分割刀将胚胎切开,吸出其中的半个胚胎,注入预先准备好的空透明带中,或直接将裸半胚胎移植给受体的滋养层。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

4存在问题

显微操作器价格昂贵、操作烦琐;摘除透明带处理会降低半胚的发育能力且耗时过多;切割后装带过程很可能使半胚的断面细胞再次受到损伤,移植后可能导致犊牛畸形。不同质量的胚胎对分割成功率有较大的影响,而且不同质量胚胎分割后增加的可用胚的比率差异极显著。由于分割操作者的熟练程度不同,导致胚胎分割的成功率差异显著。因此应不断提高操作者的技术水平,确保胚胎分割成功率。

牛分割胚的冷冻同整胚相比,成功是比较困难的。有很多问题有待于解决。如半胚的包被、半胚装入空透明带;半胚的脱水、半胚的冷冻、解冻方法等,今后应在胚胎的基础理论和冷冻半胚的实际应用方面进行深入的研究、探讨,以推动分割半胚冷冻技术的进展,并尽快在生产实践中应用。

5发展前景

胚胎分割技术的应用,不仅可使胚胎移植所用胚胎数目成倍增加。而且可以产生遗传性能相同的后代。这对畜牧业生产和实验研究有着特殊的作用,如研究外界环境和条件对家畜生长发育生产性能等方面的影响。应用遗传性能相同的同卵孪仔或多仔作试验,其所得实验结果就确切的多了。同时应用胚胎分割技术还可以间接地控制性别,从而极大提高了胚胎移植的价值和实际效果。

它对生理学、营养学、遗传学、胚胎学和动物育种研究,尤其是动物遗传研究有很大的促进作用,可为这些学科的研究提供非常宝贵的材料。哺乳动物胚胎冷冻保存技术的研究开始于20世纪50年代,它与胚胎分割结合起来,可以增加胚胎数目和提高产犊率,使胚胎移植不受时间和地域的限制,解决胚胎远距离运输,减低国际间引种的高额费用,减少疾病传播,有利于胚胎移植技术在生产中推广应用;而且胚胎冷冻在加速家畜育种改良进程,建立基因库,保护资源等都有重要的意义。

参考资料
[1].  9001-31-4   http://www.chemmade.com/assistant/chemdic/casDetail-9001-31-4.html

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