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生殖调控技术
作者:陈雪峰    文章来源:http://www.o8n.com/article_view.asp?id=677    点击数:2342    更新时间:2007/8/8
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    生殖调控技术也称繁殖调控技术,是动物繁殖学的重要组成部分,具体包括发情、排卵、受精、胚胎发育、性别发生、妊娠维持、分娩、泌乳等生殖活动的技术,是提高动物繁殖效率、加快育种速度的基本手段。通过这些技术的应用,可以大幅度地提高生产效率,提高畜种的质量,以及较少生产资料的占有量。现对这些技术及其前沿进展作大概的介绍。
1、发情调控制技术
    发情调控技术是通过采用某些药物、激素或者饲养管理措施,人工控制母畜个体或群体发情并排卵的应用技术。它包括诱导发情、同期发情和超数排卵等。随着家畜发情控制技术的不断改进和完善,它已成为家畜繁殖管理的重要技术措施而被广泛应用。
1.1诱导发情
    目前,家畜诱导发情主要采用制剂处理或改变饲养管理条件的方法,利用外源激素制剂或饲养管理因素对卵巢机能的直接或间接作用,诱导乏情母畜出现发情的生理活动,使卵泡发育、成熟和排卵。对不同种类的动物诱导发情的方法不同,对牛,通常采用激素类药物处理方法,使用的激素或制剂种类有FSH、eCG、GnRH、前列腺烯醇、孕激素和“三合激素”(雌激素、孕激素、和雄激素的配伍制剂)等。采用的方法有注射、埋植、阴道拴以及子宫内灌注;对羊,诱导发情排卵的激素处理方法与牛相似。采用某些饲养管理措施也可达到良好的诱导发情效果,如“补饲催情”、“公羊效应”以及利用人工控制光照和湿度的变化。对猪, 只要采取仔猪早期断奶、激素和公畜刺激等方法。据王祖昆等(1999) 给116头8~10月龄未发情后备母猪注射PGF2α(前列腺素F2α)和P.G600(孕马血清促性腺激素与人类绒毛膜促性腺激素合剂)进行诱导发情,其发情率、产仔率和窝产仔数分别达67.2%,65.4%和10.4头[2],明显提高了初产仔猪数。
1.2同期发情
    同期发情是通过人为调控发情,使一群母畜在预定的时间内集中发情的技术。在畜牧业中,特别是牛、羊生产中,可进行人工授精、胚胎移植以及同期分娩。常用的诱导同期发情药物有孕激素处理法和 PG 处理法,在具体的处理方案中, 应根据家畜种类、激素制剂来源和对同期发情效果的要求选择和制定具体处理方案。
1.3超数排卵
    超数排卵是指在母畜发情周期的适当时间,利用外源GTH,增进卵巢的生理活性,激发较多个卵泡在一个发情期中成熟排卵,使其比在自然条件下排出较多的卵子,从而获得更多的胚胎技术。它是胚胎移植中非常重要的一个环节 。对不同的畜种,其处理的方法和所用的激素的种类有所区别。不过应用激素类药物可能会引起卵巢囊肿。岳奎忠,刘中华等[3]应用PMSG对哈白和长白猪进行超排,其结果卵巢上有部分卵泡不排卵变为大卵泡或发生黄体化,易引起卵巢囊肿,由此降低可用胎数。
2、受精技术
2.1人工授精技术
    人工受精是利用雄性动物的精液使雄性动物受孕,具有很多的优点,可最大限度地提高优秀种公畜的利用率、加速品种改良、大幅度减少种公畜的头数、克服公、母畜体型悬殊出现的交配困难,并且可以控制疾病的传播。其主要的弊端是需要熟练的和严格操作规范的技术员,其优越性才能得到体现。
2.2体外受精技术
    体外受精技术于上世纪80年代初研制成功。通常所指的体外受精技术是哺乳动物的精子和卵子至于适宜的培养条件下使之完成受精的一种技术。由于正常受精的过程需要一个完全成熟的卵子和一个获得受精能力的精子,且其受精后需对其进行培养才能成为一个可移植的胚胎。因此,体外受精技术又包含卵母细胞体外成熟培养和受精卵的体外培养两项。
2.3显微受精
    显微受精是20世纪80年代发展起来的新型体外受精技术,使借助显微镜将精子或精子细胞直接注入卵母细胞内(卵胞质内受精)或卵周隙中(带下受精)来实现受精的手段。由于该技术可排除透明带甚至质膜对精子入卵的阻碍作用,故对精子的死活及其完整性无严格要求。因此,该技术对动物受精机理研究、男性不育以及野生动物的保护等方面具有重大意义。
3、胚胎技术
3.1早期胚胎胚胎的体外培养
    早期胚胎胚胎的体外培养是体外受精技术的最后一个环节,也是卵母细胞体外成熟培养和受精卵的体外培养后最终效果的体现和检验。对于一些采用非手术将胚胎移植到自贡的家畜来讲,体外受精后的早期胚胎必须在体外培养至桑椹胚或囊胚阶段才能移植;而对那些采用手术法移植的家畜和动物,将受精卵培养成囊胚宰移植,可提高妊娠率,因体外受精的早期胚胎并不是都能发育到囊胚阶段。
3.2胚胎移植
    胚胎移植是将处于某一阶段的早期胚胎移植到与其发育阶段相适应的同种母畜子宫内,使之受孕产子的技术。胚胎移植可发挥母畜优秀的繁殖潜力,加快品种改良和育种的过程,加快某一特定品种扩散速度,有利于濒危动物的保护,可代替种畜引进,可加强防疫的需要和克服不孕等。胚胎技术现在已经比较成熟,特别是在畜牧生产中展现的作用越来越大,已经成为畜牧业发展不可缺少的部分。
3.3胚胎分割
    胚胎分割是通过对胚胎进行显微才操作,人工制造同卵双生或同卵多生的技术,是扩大胚胎来源的 一条有效途径,其理论依据是早期胚胎的每一个卵裂球都具有独立发展成个体的全能性。目前,畜牧业上使用的是奶牛的胚胎分割,虽然理论上可以进行二分胚、四分胚、八分胚,但是成功率较高的仍是二分胚。
4、性别鉴定和性别控制
    性别决定区Y 基因(sry基因)是性别分化过程中起重要的调节作用,其作用贯穿于性腺发育的全过程。如果没有其存在,性腺原基发育为卵巢,反之发育为睾丸。性别鉴定可通过核型分析来鉴定(细胞遗传学方法)和通过胚胎上H-Y抗原的存在与否对胚胎的性别做出鉴定(H-Y抗原鉴定法),前者的准确率几乎100%,但是操作比较繁琐,后者准确率也较高。其它还有SRY基因探索法、PCR法性别鉴定等。
4.1性别控制
    性别控制(SEX CONTROL)一项能显著提高畜牧业经济效益的生物工程技术性别控制技术在畜牧生产中意义重大。首先,通过控制后代的性别比例,可充分发挥受性别限制的生产性状 (如泌乳)和受性别影响的生产性状 (如生长速度、肉质等)的最大经济效益。其次,控制后代的性别比例可增加选种强度,加快育种进程。通过控制胚胎性别还可克服牛胚胎移植中出现的异性孪生不育现象,排除伴性有害基因的危害。动物性别控制的研究主要采用两条途径,一时x精子和y精子的分离,二是胚胎性别的鉴定。显然镜子分离技术比胚胎鉴定效率要高。从目前的性别决定理论分析,流式细胞器分类法和SRY-PCR扩增法是准确而发展前景广阔的两种性别控制方法。但是,前者由于分离速度太慢而影响其在生产中的应用,目前需要解决的关键问题是提高分离准确率和分离速度,并加强与体外受精和显微授精技术结合提高分离精子的利用率。运用SV_PCR技术鉴定胚胎性别,关键是提高灵敏度,减少细胞取样对胚胎的损伤,另外,需要加紧研制各种家畜的SRY-PCR试剂盒,使这种方法的操作简单而实用。
5、妊娠的维持
5.1 生殖激素的作用 
    妊娠期母体出现的一系列变化主要受生殖激素的调控,孕激素是维持妊娠的重要激素。猪和兔等动物只需孕激素即可维持妊娠。有一些动物还需要和雌激素的协同作用来维持。还有一些动物妊娠的维持与激素无密切的联系,比如大象。雌激素和孕激素可以增加子宫血管的分布,促进子宫内膜的分泌机能。孕酮在维持子宫继续发育的同时,可以降低子宫肌的活动,保证子宫内环境适于胚胎及胎儿的发育。
5.2黄体机能的维持 
    功能性黄体队几乎所有动物妊娠的前60天都是必需的。妊娠黄体的维持因动物的品种不同而异。在妊娠黄体的维持过程中,孕体和促黄体复合物都起着重要作用。
5.3母体与胎儿间的免疫耐受
    胚胎由双亲的生殖细胞结合后形成,继承了父、母双方的遗传物质,对母体可以看成为异物。尤其是已被移植的胚胎,与母体完全无遗传作用。胚胎之所以能够在母体内正常发育,从免疫学上来说是母体对这种异物不产生排斥作用,其原因目前认为有以下几个方面。一、胎盘屏障,二、免疫耐受,由于母体的抗体和胎儿的抗原经常以少量的物质进行交换,使两者之间产生免疫脱敏反应。三、免疫抑制作用,在子宫内,由于细胞免疫产生排斥反应,加上子宫动脉淋巴结产生的抑制物有抑制抗体的作用,可以阻止子宫对胎儿的免疫反应,以保护台儿不受排斥,直至分娩[4]。
5.4神经调节作用
    子宫富有交感神经并受其支配,a受体刺激时,子宫呈兴奋状态,B受体刺激时,子宫处于抑制状态。
6、分娩
    分娩是指雌性动物经过一定妊娠期后,胎儿在母体内发育成熟,母体将胎儿及其附属物从子宫内排出体外的生理过程。现在一般认为,分娩的启动并非单一因素所至,而是由机械扩张、神经及激素等多种因素相互联系。由于内分泌学的发展,又提出了新的概念:即胎儿的下丘脑—垂体—肾上腺轴对启动分娩起重要作用。因此,影响分娩启动的因素有5个反面:1、中枢神经系统,2、内分泌系统,包括催产素、孕酮、雌激素、pgf2、肾上腺皮质激素、松弛素等,3、物理因素,4、免疫因素等
7、泌乳
7.1 泌乳的发动
    泌乳的发动依赖于乳腺细胞获得泌乳的能力。在分娩的前后,乳腺从有活力的生长组织变成一种停止生长而分泌大量如织的组织。在泌乳的过程中,是由多种激素作用的结果。1、腺垂体激素, 2、糖皮质激素,3、胎盘PRL, 4、SGS等。
7.2泌乳的维持
    泌乳一旦开始,乳腺能够在较长的时间内维持进行泌乳活动,这就是泌乳的维持阶段。泌乳期的长短与动物的品种有关。泌乳的维持除了有相对稳定的环境、充足的饲料供应、有规律地吸乳或挤奶、适宜管理外,还依赖于多种激素的整合和神经系统的综调控。调控的激素包括1、腺垂体激素2、甲状腺素,3、其他的激素,如肾上腺皮质激素、胰岛素、雌激素等。
7.3人工诱导泌乳技术
    人工诱导奶牛泌乳技术就是通过治疗和利用不孕牛,注射外源性激素,激发其生理机能变化,使停产奶牛产奶的一项实用技术。人工诱导泌乳技术是通过注射雌激素、孕酮等,使奶牛体内这些激素的浓度升高,促进乳腺管、腺泡系统的生长发育,待生长发育充分后,开始常规挤奶。据甘肃农业大学薛慧文报道,人工诱导泌乳的奶牛,产奶时间为125~364天,305天产奶产量最高的可达3888公斤,高峰期日产奶20公斤左右。 该顶技术是利用外源性激素处理干乳期奶牛,生产中因个体差异大,人工诱导后产奶量差异也很大,有些则接近或达到自然泌乳的产量,诱导泌乳成功率很不一致,大约有20%的母牛诱导泌乳失败,故应正确对待此顶技术。另外,有些奶牛可能在诱导泌乳后发生卵巢囊肿,表现出慕雄狂症状,应注意预防。
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