动物繁殖

动物繁殖技术最新进展

摘要：动物繁殖技术是畜牧业生产中的关键技术环节．在优质、高产、高效的现代畜禽繁育中占有重要的地位，本文主要综述性别控制技术、克隆技术、集约化的Moet技术等三个方面的动物繁殖技术的新进展。关键词：性别控制技术克隆技术集约化的Moet技术

随着科技的不断发展，动物繁殖技术的研究不断深入，繁殖技术的应用日益广泛。从传统的人工授精到现在的性别控制技术、体外授精胚胎移植技术（IVF-ET）、超数排卵胚胎移植技术（MOET）等高新繁殖技术，使得家畜繁殖的速度更快，生产性能更高，繁殖准确性更好。因此，重视动物繁育技术的不断改进和发展，对于我国动物种业的长远高效发展具有重要意义。

1 性别控制技术

动物性别控制技术是通过人为手段干预决定动物出生性别的技术。在家畜育种业，性别控制的主要目标是产生具有特定经济价值和生产特性的单一性别家畜。例如生产具有高产奶量母牛，以及高效饲料转录率和高瘦肉率的优质公肉牛。X、Y精子分离技术是家畜性别控制技术中的重要组成部分。X、Y精子分离术结合人工授精、体外受精以及胚胎移植技术是规模化生产单一性别动物的有效技术体系。多年来，研究人员试图使用不同的方法进行X、Y精子分离，包括利用X、Y精子在染色质含量、泳动模式、体积以及免疫相关的差异等特性进行精子分离。在这些精子分离技术中，基于X、Y染色质含量差异的流式细胞分选技术是目前最有效的精子分离技术，该技术的分选精度达到90%以上[1]目前，分离的精子已经能够很好的被用于基础研究和商业生产[2]。截至目前，精子分离技术已经在兔、猪、牛、绵羊、马等家畜动物中成功运用。X精子与Y精子相比，X精子具有更大的头、颈和尾,更高的干质量。同时携带比Y精子多3-4%的染色质。

最初的流式分选技术效率非常低，每小时仅能够分选400000枚精子[3]。经过改进，目前精子分离速度可达12-20亿枚/小时[4]。然而，该技术也存在一定问题，随着技术不断改进和发展，基于流式细胞分选仪的家畜精子分选技术体系已经趋于成熟，然而分离精子浓度低的问题始终没有很好解决。目前，在牛，分离精子的产业化应用更为成熟，已经有大量性格控制奶牛、肉牛被生产。挑选低浓度精子受精能力强的优质公牛结合成熟的精子冷冻技术以及合理的饲养管理是牛精子分离技术产业应用成功的关键[5]。在羊和猪，结合腹腔镜技术能够实现低浓度精子的高效受精[6]。基于腹腔镜的人工输精技术虽然可以提高低浓度精子的受精率，但是技术和设备要求较高，推广速度较慢。此外，由于流式精子分离术要求专业、昂贵的流式细胞仪，目前仅一些较大的育种站或公司拥有。一些偏远地区对于精子分离的要求几乎没有办法满足。精子采集、冷冻、解冻、分离、再冷冻是解决这一问题的主要手段，

然而目前解冻后再分离的精子活力变得更低，精子损伤严重。特别是在羊、猪中更加明显。因此，不断完善不同家畜精子冷冻技术是提高解冻精子分选效率的关键。

家畜动物性别控制技术是集精子分离及精液冷冻为一体的快速获得同质性别优良品种的重要技术。除奶牛外，其他动物的性别控制技术的应用仍不成熟，分离精子活力差、数量低、受精率低依然是主要问题。因此，进一步提高性别控制精液的准确率；针对不同物种研发新型精液冷冻保存技术，提高精液冷冻效率；提高性别控制精液的胚胎质量和效率，提高动物妊娠率，仍然是家畜性别控制的主要任务和发展重点。此外，目前性别控制分离精子的成本还比较高单支的价格在200-300元，这个价格是普通冻精价格的十倍，造成性控精液成本高的主要原因是高额的精子分离机和性别控制技术使用费摊销，因此只有通过技术革新或创新来提高性别控制精液的生产效率，才能降低生产成本。

2 克隆技术

自世界首例克隆绵羊诞生以来，体细胞克隆技术在多种哺乳动物中都取得成功[7]。体细胞克隆技术被视为家畜育种、转基因动物生产和濒危物种保护的重要技术之一[8,9]。然而，克隆效率低严重制约着该技术的广泛应用。按照出生健康后代和总操作卵之间的比值计算，各种动物的总克隆效率不足5%。如此低的效率很难使克隆技术进行产业化应用。克隆效率低主要表现在以下几个方面：（1）克隆胚胎流产率高，在妊娠全过程都有可能发生流产；（2）克隆动物出生体积巨大、出生后死亡率高、畸形率高，且大多需通过剖腹产出生，并且存活的动物也存在心血管、呼吸、免疫等方面的缺陷；（3）生产成本高。高发的流产率、出生死亡和畸形率必然导致克隆牛生产效率极低，克隆牛的生产成本很高。影响动物克隆效率的因素有很多。研究人员普遍认为，供体细胞的选择及重编程、卵母细胞的成熟程度、重构胚的激活水平、克隆胚胎的发育质量以及胚胎移植后的饲喂管理等都会影响克隆动物生产效率。目前，体细胞重编程机理研究、克隆技术体系的优化及提高克隆效率始终是这个领域的研究重点。然而经过十多年的研究仅在小鼠中取得了一定的突破。经过不断的优化，小鼠的体细胞克隆的出生率可达15%[10]，胚胎干细胞的克隆效率达到33%[11]。然而在家畜，以克隆牛为例，一项来自日本的调查显示，从1998年到2007年的十年间，克隆牛的生产效率没有得到任何提高，仅9.2%（301/3264）的移植胚胎发育到期，在妊娠的100天内，17.7%的怀孕母畜发生流产，克隆牛6个月以上的存活率仅为4.85%[12]。与小鼠等模式动物相比，家畜克隆由于受到卵母细胞质量、供体细胞以及受体母畜体况不均一性的影响，以及生活环境的复杂性，致使很难在统计学水平分析获得影响家畜克隆效率的关键因素。

虽然体细胞克隆技术已经诞生近20年，但是对于家畜克隆效率的改善依然没有突破进展，并没有拿到显著提升克隆动物生产、存活率的有效数据。技术本身已经进入到一个瓶颈期，如想将克隆技术的优势真正用于家畜的高效繁育，就必须一方面利用现代分子生物学技术以及高通量分析手段，对于克隆胚胎在大数据水平进行全面的解析，真正找出克隆胚胎发育得缺陷；另一方面将细胞操作与胚胎操作技术进行有效整合，减弱重编程不完全的影响，提高克隆效率。

3 集约化的MOET技术

卵泡是哺乳动物卵巢上的基本发育单位，卵子的发生是在卵泡内进行的，即卵泡为卵子发生提供一个最佳的微环境。可分为原始卵泡，腔前卵泡（窦前卵泡）和有腔卵泡（窦状卵泡）。卵泡的形成和发育受自身因素和内分泌激素的双重调控。根据生殖内分泌调节规律，以生殖内分泌激素及其受体基因为侯选基因，从遗传标记、基因表达等方面分析生殖内分泌激素和生长因子及其受体基因等对卵泡发育和卵子发生的调节作用。卵泡的形成及其最后生长以及排卵的发生则完全依赖于FSH和LH的共同作用。