浅谈性别控制技术

浅谈性别控制技术

摘要：家畜性别的控制与鉴定技术在畜牧业中的作用越来越重要。本文主要介绍了家畜性别控制技术的一些方法的原理、理论基础和基本方法，并进一步讨论了性别控制技术的研究进展、应用情况、存在的问题及发展前景。

关键词：性别控制、精子分离、胚胎性别鉴定

Abstract: Sex control and livestock identification technology in the increasingly important role in animal husbandry. This paper describes the animal control some of the ways gender principles, theory and basic methods, and further discussion of gender control technology research, applications, problems and prospects.

Key words: Sex Control，Sperm separation，Embryo sexing

动物的性别控制技术是通过对动物的正常生殖过程进行人为干预,使成年雌性动物产出人们期望性别后代的一门生物技术，它能显著提高家畜的繁殖效率，一直是生物科学领域的一项重要课题。

1 性别控制技术的意义

性别控制在畜牧业中具有重要的生产意义。第一，在经济方面，通过充分发挥优势性别作用以大大提高经济效益，如运用此技术提高大量雌性个体如奶牛、母鸡的数量，同时节约雄性个体在繁殖年度的饲料消耗，相反亦可通过此技术控制多产雄性肉牛、肉鸡、绵羊和猪等具有增重快、肉质优等特点的雄性后代。第二，在育种方面，通过性别控制可以增加选择家畜遗传和表型性别的强度,消灭不理想的隐性性状，加快家畜的遗传进展、畜群的更新。此外，随着分子遗传学和发育生物学以及其他相关科学的发展,性别控制技术将成为胚胎工程中的一项配套技术, 它对各项生物技术的发展和应用都具有重要的促进作用。

2 性别决定的研究

2.1 遗传机制

早在本世纪初,科学家就获知哺乳动物的雌、雄两性各具有不同的性染色体,

雄性具有X和Y各1条性染色体,雌性具有2条X性染色体。本世纪50年代末，对动物性别决定的研究有了较大突破。多篇研究证明鼠和人的雄性性别是由Y染色体决定的，并证明哺乳动物的Y染色体上有一个性别的遗传控制因子，称睾丸决定因子(test is-determining facter , TDF)，小鼠以Tdy(testis-det ermining Y chromo some) 表示，后由Jacobs等通过实验证明性别是由Y染色体短臂所决定。。

区的Sinclar 等、Cubbay 等分别在人和小鼠的研究中证实睾丸决定基因位于1A

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60kb区内,人在距短臂末端的35kb处,而小鼠则在14kb内发现了一个单拷贝基因,将其称为SRY( sex determining region of the Y),在小鼠上称Sry。它是由一个250bp左右,编码主结构由80个氨基酸的单拷贝基因所组成，并具有高度的保守性和特异性。在其他哺乳动物亦含有此区域。虽然不同动物的片段位置、结构和长短各不相同, 但该基因的DNA 序列在哺乳动物中却具有极高的同源性。后经Koopman证实SRY基因为哺乳动物的性别决定基因,也证实了SRY(Sry)基因即为睾丸决定因子。

2.2 发育学机制

家畜胚胎发育的早期阶段为性别未分化期，仅有位于中肾内缘的性腺原基，这种未分化的性腺中胚层处于中性。家畜性别决定是通过性腺分化和性表型来实现的。胚胎生殖腺的发育类型是性别形成的决定物质。当生殖腺原基被某种信息诱导发育为卵巢，由卵巢产生的雌激素则使苗勒氏管（Mullerian duct, MD）发育为阴道、子宫和输卵管；如果性腺原基发育为睾丸，其间质细胞分泌睾酮，支持细胞分泌抗苗勒氏管因子（Anti-mullerian duct factors，AMDF），诱导中肾管发育成附睾、输精管和精泡等内生殖器。生殖道中生殖腺分布和发育的异常，将导致不同程度的雌雄同性。

3性别控制技术的发展情况

性别控制是一项历史悠久而又朝气蓬勃的生物技术，早在2500年前，古希腊的德谟克利特就提出通过控制一侧睾丸来控制后代性别比例的设想，反映了人类对这一技术的渴望。性别控制技术与性别决定理论的发展密不可分。在20世纪随着孟德尔遗传理论的重新建立，人们提出性别由染色体决定的理论。1923 年Painter 证实了人类X和Y染色体的存在，指出卵子与X精子结合，后代为雌性，与Y 精子结合，后代为雄性。1925 年Lush 试图根据携带X染色体和Y染色体精子

密度有差异的原理用离心法分离兔的X和Y精子。1989年Johnson等人首先报道根据X和Y精子DNA 含量的差异用流动细胞检索仪成功地分离兔子活的X和Y精子，并用分离的精子授精产下了后代，这时X和Y精子的分离研究取得了突破性和实质性的进展。同年Herr等首先成功应用PCR技术鉴定了牛羊胚胎性别。国内外的专家学者相继用此技术, 通过扩增胚胎的性别决定基因(SRY)鉴定胚胎性别, 产犊结果表明准确率达到95%—100%。伴随着人工授精和胚胎移植技术的发展和应用，性别控制的研究出现了高潮。

4 性别控制技术的方法

由于生物性别是个体发育性状,所以性别控制可以从三个方面入手:第一是控制雄性动物仅产生一种类型的精子或分离X、Y精子,然后用特定类型精子进入受精过程来实现对性别的控制。第二是对出生后的性别进行控制,但目前还没有这方面的报道,仅是从性反转的事例中设想而已。第三是控制胚胎的性别，怀孕之初可能是控制胚胎性别的最有利时机，因对晚期胚胎进行操作比较困难，而且对已经发生分化的胚胎进行操作可能会造成致命性的伤害[1]。

4.1 X、Y精子间的区别与分离研究

人们对X、Y精子之间的某些差异进行了大量研究,如检查Y精子上的F小体, 区别X、Y精子头部大小,X、Y精子的重量和比重上的差异，精子外膜电荷上的差异，运动速度的差异,抗原性的差异，耐酸碱性上的差异等等。精子分离法主要是依据X精子和Y精子的理化特性如密度、形态、大小、活力、表面电荷和免疫原性等进行分离。Ke Huiciu 证实X 精子在长度、头部面积、周径、颈部长度、尾长等形态上显著大于Y 精子，这为精子分离提供了理论依据。现就研究较多的一些精子分离方法简要介绍如下:

4.1.1 物理分离法

4.1.1.1 艾里克森法

艾里克森法是美国的德纳尔德•艾里克森医生研究出来的，方法是在精液中加入黏性较强的蛋白质液，再放入离心分离器。由于Y精子比X精子轻,因此游泳的速度较快, 可利用特殊的滤器加以分离。

4.1.1.2 过滤法

协特尔兹博士最初发现X精子与Y精子的不同，就是依据精子头部的形状和大