二

胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用第3節(jié)胚胎工程說出體外受精、胚胎移植和胚胎分割的過程。簡述體外受精、胚胎移植和胚胎分割技術(shù)在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價值。你聽說過試管牛、試管羊嗎？是通過人工操作使卵子在體外受精，經(jīng)培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再進(jìn)行移植的個體。試管動物：它們是有性生殖還是無性生殖產(chǎn)生的？有性生殖背景資料

試管牛的工廠化生產(chǎn)（視頻）

1982年世界首例“試管牛”犢問世,我國首例轉(zhuǎn)基因試管?！疤咸稀庇?999年2月19日在上海誕生。一體外受精胚胎移植胚胎分割

通過人工操作使卵子與精子在體外完成受精。將早期胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成為新個體的技術(shù)。采用機(jī)械方法將早期胚胎分割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。

目前在醫(yī)學(xué)和生產(chǎn)中，胚胎工程應(yīng)用較多的是體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。一

胚胎工程技術(shù)請同學(xué)們自主閱讀教材P60文字及圖2-22，思考并回答下列問題：

1.體外受精技術(shù)主要包括哪幾個步驟？2.卵母細(xì)胞的培養(yǎng)的目的是什么？3.離心的目的是什么？4.精子與卵細(xì)胞如何完成體外受精？5.受精卵如何培養(yǎng)？一、體外受精1.體外受精過程卵母細(xì)胞成熟培養(yǎng)成熟卵母細(xì)胞精子獲能處理獲能的精子體外受精受精卵雌性哺乳動物雄性哺乳動物卵母細(xì)胞的采集精子的獲取1.體外受精過程02精子的獲取03受精01卵母細(xì)胞的采集1輸卵管采卵(沖取卵子)利用促性腺激素促使雌性動物排出更多的卵子，從輸卵管中沖取卵子。適合實驗動物(兔、鼠)以及家畜豬、羊等。2屠宰動物的卵巢采卵從已屠宰的雌性動物體內(nèi)摘取卵巢，再從卵巢中采集卵母細(xì)胞。適合大型動物或大家畜，如：牛、馬等。3活體采卵(卵巢中)借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等儀器，直接從活體動物卵巢中吸取卵母細(xì)胞。適合大型動物或大家畜，如：牛、馬等。拓展了解

卵母細(xì)胞的采集新鮮或解凍的精液精子離心處理獲能精子02精子的獲取去除精漿（含有抑制精子獲能的物質(zhì)），以利于精子獲能(提取純度較高的精子)將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液（肝素、Ca2＋載體）中使其獲能一般情況下，可以將獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子置于適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)液中共同培養(yǎng)一段時間，來促使它們完成受精。MⅡ期卵母細(xì)胞新鮮或解凍的精液精子離心處理獲能精子受精卵03受精體外受精MⅡ期卵母細(xì)胞新鮮或解凍的精液精子離心處理獲能精子受精卵培養(yǎng)胚胎早期培養(yǎng)的基本條件:營養(yǎng)條件、環(huán)境條件是無菌、無毒的環(huán)境、適宜的溫度、pH和滲透壓、適宜的氣體環(huán)境提高動物繁殖能力的有效措施為胚胎移植提供可用的胚胎2.體外受精的意義試管動物=克隆動物【拓展1】試管牛VS克隆牛

核移植體外受精早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植克隆牛重組細(xì)胞受精卵試管牛有性生殖無性生殖比較項目試管動物(嬰兒)克隆動物技術(shù)基礎(chǔ)生殖類型發(fā)育起點體外受精、胚胎早期培養(yǎng)、胚胎移植動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物體細(xì)胞核移植、胚胎移植有性生殖無性生殖受精卵核移植后的重組細(xì)胞比較項目試管動物(嬰兒)克隆動物遺傳物質(zhì)來源后代性狀實例意義親本雙方主要來源于供核方試管牛、試管羊主要與供核方相同雙親特點克隆羊“多莉”充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力，縮短供體本身的繁殖周期加速家畜遺傳改良進(jìn)程，挽救瀕危物種等【拓展1】試管牛VS克隆牛項目自然受精人工授精體外受精不同點過程不同雌雄動物交配完成用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內(nèi),完成受精人工獲取精子、卵母細(xì)胞,在體外分別經(jīng)處理后完成受精過程場所不同雌性動物輸卵管中雌性動物輸卵管中體外培養(yǎng)液中相同點①精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程;②都是有性生殖【拓展2】比較自然受精、人工授精和體外受精請同學(xué)們自主閱讀教材P61-62，小組合作思考討論完成問題。

1.胚胎移植的概念、移植條件、實質(zhì)、地位是什么？2.什么是供體和受體？供體和受體的選擇標(biāo)準(zhǔn)是什么？3.請用文字和箭頭表示出胚胎移植的過程。4.在胚胎移植前應(yīng)該對受體進(jìn)行怎樣的處理?目的是什么？5.如何進(jìn)行超數(shù)排卵？目的是什么？6.胚胎移植的意義。體外受精獲得的受精卵可以在培養(yǎng)液中直接發(fā)育成犢牛嗎?二、胚胎移植1.胚胎移植概念

將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的雌性動物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。體內(nèi)受精、轉(zhuǎn)基因、核移植、胚胎分割等荷斯坦牛新疆褐牛（遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)）（有健康體質(zhì)和正常繁殖能力）

胚胎移植供體：提供胚胎受體：接受胚胎2.胚胎移植過程地位移植條件實質(zhì)供體與受體為同種、且生理狀態(tài)相同早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移胚胎工程的最后一道“工序”1.胚胎移植概念優(yōu)良供體母牛受體母牛受體發(fā)情同期發(fā)情處理超數(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工受精胚胎移植收集胚胎并檢查對受體進(jìn)行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代正常繁殖或兩三個月后進(jìn)行另一次移植優(yōu)良公牛（遺傳性狀優(yōu)良，生產(chǎn)能力強(qiáng)）（有健康體質(zhì)和正常繁殖能力）沖卵供體、受體的選擇和處理配種或進(jìn)行人工授精胚胎的收集胚胎的檢查培養(yǎng)或保存胚胎的移植移植后的檢查2.胚胎移植過程優(yōu)良供體母牛（遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強(qiáng)）受體母牛（有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力）超數(shù)排卵受體發(fā)情發(fā)情配種或人工授精移植胚胎收集胚胎并檢查對受體進(jìn)行妊娠檢查正常繁殖或兩三個月后進(jìn)行另一次移植具有優(yōu)良性狀的后代優(yōu)良公牛進(jìn)行同期發(fā)情處理

一般用激素處理使供體和受體同期發(fā)情，以便使受體適時處于可以接受外源胚胎的生理狀態(tài)應(yīng)用外源促性腺激素，誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子沖卵從輸卵管或子宮角排出早期胚胎（早期胚胎處于游離狀態(tài)，容易收集）優(yōu)良供體母牛受體母牛受體發(fā)情同期發(fā)情處理超數(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工受精胚胎移植收集胚胎并檢查對受體進(jìn)行妊娠檢查具有優(yōu)良性狀的后代正常繁殖或兩三個月后進(jìn)行另一次移植優(yōu)良公牛注：1.兩次使用激素：2.兩次檢查：①

對受、供體進(jìn)行同期發(fā)情處理①沖卵后，胚胎質(zhì)量檢查②移植后，是否妊娠檢查沖卵②

用于供體的超數(shù)排卵（促性腺激素）2.胚胎移植過程胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)1.將檢驗合格的胚胎移植到任何一個受體的子宮內(nèi)，胚胎都能正常發(fā)育嗎?如果不能，在胚胎移植前應(yīng)該對受體進(jìn)行怎樣的處理?

不一定；一般情況下檢查合格的胚胎需要移植到同種的、生理狀況相同的受體子宮內(nèi)，胚胎才能繼續(xù)發(fā)育。在胚胎移植前應(yīng)該對受體進(jìn)行同期發(fā)情處理，使供體和受體生殖器的生理變化同步，目的是為供體的胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境2.受體會不會對來自供體的胚胎發(fā)生免疫排斥反應(yīng)?受體對來自供體的胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)思考·討論3.胚胎移植后，經(jīng)受體孕育的后代，其遺傳特性與供體還是受體保持一致?為什么?

胚胎移植后，經(jīng)受體孕育的后代的遺傳特性與供體保持一致。因為供體胚胎與受體子宮建立的僅是生理和組織上的聯(lián)系，其遺傳物質(zhì)在孕育過程中不會發(fā)生任何變化。4.胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。你認(rèn)為這樣的概括正確嗎?為什么?正確；胚胎移植的成功率與供體、受體生理環(huán)境的一致性密切相關(guān)，只有供體、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。所以，我們可以把胚胎移植簡單概括為早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。思考·討論供體職能產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎承擔(dān)繁重而漫長的妊娠和育仔任務(wù)受體職能對供體施行超數(shù)排卵處理后，可獲得多枚胚胎，經(jīng)移植可得到多個后代朋友，謝啦…3.胚胎移植意義充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力;大大縮短了供體本身的繁殖周期。

可在短期內(nèi)大幅度增加優(yōu)良個體母畜和公畜的后代數(shù)量，迅速擴(kuò)大良種畜群，加速育種和品種改良。胚胎移入的基礎(chǔ)胚胎收集的基礎(chǔ)移入胚胎存活的基礎(chǔ)保留胚胎遺傳特性基礎(chǔ)排卵后，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，為胚胎的收集提供可能。受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎在受體內(nèi)存活提供了可能。供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，其遺傳物質(zhì)不會發(fā)生改變，為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營養(yǎng)等方面的保障，同時保障了供體優(yōu)良遺傳性狀?！拘〗Y(jié)】胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)同卵雙胞胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分裂形成一模一樣的雙胞胎異卵雙胞胎

同卵雙胞胎剛開始是單個的受精卵，但是在受孕一段時間之后，胚胎自行一分為二，形成了兩個新的胚胎，而且具有相同的染色體構(gòu)成，同時也具有相同的基因，這種情況稱之為同卵雙胞胎。

還有沒有其他方法可以進(jìn)一步挖掘良種奶牛的繁殖潛力?1.什么是胚胎分割？需要什么設(shè)備？2.什么時期的胚胎適合分割，分割時需要注意什么？3.胚胎分割的理論依據(jù)是什么？特點、對象？胚胎分割有什么應(yīng)用？4.胚胎分割有哪些優(yōu)點和不足？請同學(xué)們自主閱讀教材P62-63，小組合作思考討論完成問題。

三、胚胎分割1.胚胎分割概念

胚胎分割是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，經(jīng)移植獲得同卵雙胞胎或多胎的技術(shù)。桑葚胚或囊胚對象理論依據(jù)特點發(fā)育良好的、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚。早期胚胎細(xì)胞具有很強(qiáng)的分裂能力，并保持著細(xì)胞全能性。后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。分割囊胚時，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割2.工具體視顯微鏡顯微操作儀對囊胚階段胚胎進(jìn)行分割時一定要均分內(nèi)細(xì)胞團(tuán)

選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿中。分割后的胚胎可直接移植給受體，或經(jīng)體外培養(yǎng)后，再移植給受體3.胚胎分割操作程序胚胎分割動態(tài)演示做DNA分析鑒定性別進(jìn)行DNA分析的目的是進(jìn)行遺傳病篩查，以防止產(chǎn)生的后代具有嚴(yán)重的遺傳?。贿M(jìn)行性別鑒定，是為了人工篩選后代動物的性別。

滋養(yǎng)層細(xì)胞發(fā)育成胎盤和胎膜，不發(fā)育成胎兒的組織或器官，不會對胎兒產(chǎn)生影響。3.胚胎分割操作程序（1）可以促進(jìn)優(yōu)良動物品種的繁殖，產(chǎn)生的遺傳性狀相同的后代是進(jìn)行遺傳學(xué)研究的寶貴材料。（2）胚胎移植前，進(jìn)行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代具有重要意義。4.胚胎分割的優(yōu)點（1）采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的，分割次數(shù)越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。（2）另外，還存在剛出生動物體重偏低，毛色、斑紋可能存在差異等問題。5.胚胎分割的局限性1978年，科學(xué)家將小鼠的桑椹胚一分為二，獲得了成功。1979年，科學(xué)家分割綿羊胚胎獲得了同卵羔羊。20世紀(jì)80年代后，人們建立了系統(tǒng)的胚胎分割法，并相繼得到1/4和1/8分割胚胎后代。應(yīng)用胚胎分割技術(shù)獲得的三卵六羔羊我國的胚胎工程專家也進(jìn)行了分割胚胎移植的實驗研究，成功地對小鼠、家兔、綿羊、山羊和牛等動物進(jìn)行了分割胚胎移植，并將二分胚胎分割技術(shù)應(yīng)用到牛和羊的胚胎移植中。胚胎移植作為胚胎工程的最終技術(shù)環(huán)節(jié)，還將推動胚胎工程其他技術(shù)的研究和應(yīng)用。胚胎工程技