牛胚胎移植技術(shù)的應(yīng)用

牛胚胎移植技術(shù)的應(yīng)用

牛胚胎移植技術(shù)是繼人工繁殖技術(shù)之后的一項新技術(shù)。目前,牛胚胎移植技術(shù)的發(fā)展已十分成熟,效果也很穩(wěn)定。供體母牛超數(shù)排卵平均每頭次獲胚胎5枚以上,單頭次最多可達30枚以上,受體牛移植受胎率50%以上,甚至可達70%以上。此外,受體牛同期發(fā)情平均發(fā)情率90%以上,可移植受體70%以上。但技術(shù)上的成熟與進步并不代表該產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展與進步,其原因筆者認為主要有以下3方面因素:第一,對牛胚胎移植技術(shù)及其技術(shù)優(yōu)勢——認識不足;第二,對牛胚胎移植技術(shù)的有效應(yīng)用——定位不準(zhǔn);第三,對牛胚胎移植技術(shù)操作及其相關(guān)原理——掌握不夠。本文將從這三個方面進行全面系統(tǒng)地講解,希望通過該講座,普及牛胚胎移植技術(shù),使更多的繁育技術(shù)人員掌握這項技術(shù),使更多的養(yǎng)牛場(戶)能夠全面地認識這項技術(shù)并有效地應(yīng)用這項技術(shù),以此提高奶、肉或兼用牛品質(zhì),為養(yǎng)牛場(戶)帶來更大的經(jīng)濟效益,促進牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1完善其應(yīng)用的認識牛胚胎移植技術(shù)是一個系統(tǒng)工程,要全面了解和認識牛胚胎移植技術(shù),應(yīng)該從以下幾方面來認識:第一,較全面地理解其含義;第二,了解其應(yīng)用的生理基礎(chǔ);第三,遵守一些必要的操作原則;第四,認識其技術(shù)優(yōu)勢;第五,對人工授精技術(shù)與胚胎的移植技術(shù)在操作上的異同點進行比較,有比較才有鑒別,有比較才能更好地理解和認識這項技術(shù)。1.1體外受精神血工移植牛胚胎移植技術(shù)是將生產(chǎn)性能優(yōu)秀,遺傳性能穩(wěn)定的優(yōu)秀供體經(jīng)過同期發(fā)情,超數(shù)排卵的發(fā)情母牛進行配種(與之交配的公牛也是經(jīng)過嚴格選擇的優(yōu)秀供體公牛,見下文“供體母牛的人工授精”的講解),使之超出自然狀態(tài)下幾倍,甚至十幾倍的卵子受精,然后在發(fā)情周期的第7天(發(fā)情日為第0天)采用非手術(shù)法收集胚胎,并進行必要的顯微鏡處理(進行胚胎的檢出、清洗、鑒定與分級、冷凍保存等處理)后,鮮胚或凍胚移植給與之發(fā)情周期相同的受體母牛體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育直至分娩的技術(shù),也有人通俗地稱之為“借腹懷胎”技術(shù)。提供胚胎的個體稱為供體牛,接受胚胎的個體稱為受體牛。胚胎移植的實際含義是提供胚胎的供體和接受胚胎的受體分工合作完成繁育后代的任務(wù)。但是,胚胎移植產(chǎn)生的后代,遺傳物質(zhì)來自于真正的親代,即供體母牛和與之交配的公牛,而發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質(zhì)從受體獲得。1.2生殖器官的孕向發(fā)育及其學(xué)習(xí)胚胎移植技術(shù)能夠在生產(chǎn)實際中獲得成功,其科學(xué)的理論基礎(chǔ)是什么呢?主要有以下四個方面的理論基礎(chǔ):第一,生殖器官的孕向發(fā)育;第二,早期胚胎的“游離性”和“自養(yǎng)性”;第三,胚胎移植無免疫排斥反應(yīng);第四,遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定遺傳。1.2.1受精母片在生殖系統(tǒng)中的作用母牛在發(fā)情后的最初一段時期(周期性黃體期,一般在15天以內(nèi)),無論是否受精,母牛生殖系統(tǒng)均處于受精后的生理狀態(tài),在生理現(xiàn)象上,受精與未受精并無區(qū)別。它使不配種的受體母牛可以接受外來胚胎,并為胚胎發(fā)育提供各種條件。所以,發(fā)情后的母牛生殖器官的孕向變化,是進行胚胎移植最主要的生理學(xué)依據(jù)。1.2.2妊娠和妊娠的發(fā)育時間胚胎在發(fā)育早期的一段時間(附植之前35天)是獨立存在的,還未和子宮建立實質(zhì)性聯(lián)系,它的發(fā)育基本上靠本身貯存的養(yǎng)分。所以,胚胎在離開活體情況下,在短時間內(nèi)可以存活,而且胚胎通過冷凍保存技術(shù)也可以長期保存。當(dāng)放回與供體相同生理環(huán)境的受體子宮內(nèi)時,可以繼續(xù)發(fā)育,直至妊娠和分娩。因此,胚胎的游離性和自養(yǎng)性是胚胎收集和體外處理成為移植獲得成功的基本條件。1.2.3對胚胎和胎膜組織的免疫排斥受體母畜的生殖道(子宮和輸卵管)對于具有外來抗原物質(zhì)的胚胎和胎膜組織,一般來說,在同一物種之內(nèi),并沒有免疫排斥現(xiàn)象,這一點對胚胎由一個個體移植給另一個個體繼續(xù)發(fā)育極為有利。1.2.4組織聯(lián)系的保證移植的胚胎,在一定時期會和受體子宮內(nèi)膜建立生理上和組織上的聯(lián)系,從而保證了以后的正常發(fā)育。但是,胚胎與受體這種生理上和組織上的聯(lián)系并不會對胚胎產(chǎn)生遺傳上的絲毫影響,更不會影響胚胎固有的優(yōu)良性狀。1.3受胎率較高的操作原則牛胚胎移植技術(shù)的應(yīng)用雖然具有科學(xué)的理論基礎(chǔ),但要獲得較高的受胎率,也要遵循一些必要的操作原則,只有這樣,才能把這種理論上成立的技術(shù)廣泛地、高效地應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。1.3.1移植胚胎的時間胚胎移植后的生活環(huán)境和胚胎的發(fā)育階段相適應(yīng),包括:(1)生理上的一致性:供體和受體在發(fā)情周期上的一致性。牛胚胎從受體子宮內(nèi)采出時是發(fā)情后第幾天,也要把它移植發(fā)情后第幾天的受體牛子宮內(nèi)。當(dāng)然,胚胎具有一定的耐受期限(一般為24小時內(nèi)),但實踐經(jīng)驗告訴我們,這種生理上的一致性越吻合,受胎率越高。目前,采集胚胎和移植胚胎的時間多數(shù)是發(fā)情后第7天。(2)解剖上的一致性:收集胚胎與移植胚胎在位置上的一致性。牛胚胎采出的位置多數(shù)在子宮內(nèi),而且是子宮角的前段。因此在移植胚胎的時候,也要把胚胎移植到子宮角的前段。但這種解剖上的一直性,在操作上要從兩個方面來理解:一是一定要把胚胎移植到子宮內(nèi),這是大原則,必須遵守;二是能否移植到子宮角的前端,受多種因素的制約,但不能以破壞子宮內(nèi)環(huán)境為代價進行強行操作。胚胎收集和移植期限(胚胎的日齡)不能超過周期黃體的壽命,最遲要在周期黃體退化之前數(shù)日進行移植。通常是在供體發(fā)情配種后3～8日內(nèi)收集和移植胚胎,但牛胚胎的收集最好在發(fā)情后第7天(發(fā)情日為第0天)進行。因為,此時收集胚胎,其透明帶完整并結(jié)實,它具有保護胚胎內(nèi)細胞團的作用,尤其是在胚胎冷凍中,發(fā)揮的作用更大。此外,受體母牛也在相同的時間接受胚胎,如果超過周期黃體期,由于受體母畜子宮內(nèi)環(huán)境發(fā)生未孕的退化性變化,胚胎是不能存活的。1.3.3受胎人員的鑒定在胚胎操作的全過程,胚胎不應(yīng)受到任何不良因素(主要包括物理的、化學(xué)的、微生物的)的影響而危及胚胎安全,所移植的胚胎必須經(jīng)過專業(yè)人員的鑒定、評定等級,估計受胎能力,并認為是發(fā)育正常者。1.4牛胚胎移植技術(shù)的優(yōu)勢胚胎移植技術(shù)的優(yōu)勢有很多,有宏觀上的,也有微觀上的,但針對牛胚胎移植技術(shù)而言,筆者主要歸納以下幾點:1.4.1對于改良速度的情況一般來說,提高奶牛后代產(chǎn)奶量有兩種方法:一種是利用人工授精技術(shù),的確,這是一種簡單可行的方法。對于產(chǎn)奶量7噸以上的奶牛是可以的,但對于5噸以下的奶牛改良速度會較慢;另一種是加強飼養(yǎng)管理,挖掘奶牛的產(chǎn)奶潛力,但這種方法提高產(chǎn)奶量是有限的,因為它沒有改變奶牛固有的遺傳基礎(chǔ),很難從根本上提高奶量。而若給適宜的母牛進行胚胎移植,可彌補上述方法的不足,其后代的產(chǎn)量根據(jù)胚胎父母代的遺傳基礎(chǔ)和產(chǎn)奶水平而定,再通過良好的飼養(yǎng)管理基本上可達到預(yù)期的產(chǎn)奶量,一代改良成功,對于肉牛的改良效果尤其明顯。1.4.2種篩選和牛胚胎移植有利于提高優(yōu)良公奶牛是單胎動物,一年只能產(chǎn)一胎,因此,無論多么優(yōu)秀的奶牛,正常情況下一生也沒幾個后代母牛。此外,優(yōu)良犢牛的繁育,既取決于種公牛,也有賴于優(yōu)良母牛,尤其是生產(chǎn)性能取決于父母雙方,牛胚胎移植不僅可提高優(yōu)良公牛的繁殖潛力,而且也能夠充分發(fā)揮優(yōu)良母牛的繁殖潛力。而胚胎移植技術(shù)最大的優(yōu)點就是能夠快速擴繁優(yōu)秀奶牛,充分發(fā)揮優(yōu)良母牛的遺傳潛力,通過超數(shù)排卵和胚胎移植技術(shù),一年內(nèi)可以產(chǎn)生幾十枚優(yōu)秀胚胎,再把胚胎移植給適宜受體,可明顯增加優(yōu)秀后代的數(shù)量,擴繁效果十分明顯。1.4.3巢或卵巢囊粘連造成的優(yōu)化許多原因可以引起受精障礙,如子宮積膿的上行感染、腹膜炎的下行感染及卵巢或卵巢囊的粘連所造成的輸卵管傘機能失常。對于這類牛,盡管輸卵管堵塞造成受精障礙,但在治愈子宮疾患的基礎(chǔ)上,完全可以進行胚胎移植,使其恢復(fù)妊娠能力并產(chǎn)下優(yōu)良犢牛,繼續(xù)保持奶牛高產(chǎn),延長高產(chǎn)奶牛的使用年限。1.4.4超數(shù)排卵法對于因乳房或年齡等原因而面臨淘汰的優(yōu)秀奶牛來說,可通過超數(shù)排卵方法使其生產(chǎn)優(yōu)良胚胎,再把胚胎移植給其它牛,不僅保存了優(yōu)良基因,而且使有價值的遺傳基因繼續(xù)發(fā)揮作用。1.4.5t技術(shù)的應(yīng)用超數(shù)排卵和胚胎移植技術(shù)(MOET)相結(jié)合形成了比人工授精(AI)更為先進的MOET育種方案。應(yīng)用MOET技術(shù),可以顯著地縮短世代間隔,加大選擇強度,提高選擇準(zhǔn)確性,而且可以用大量的全同胞和(或)半同胞資料代替后裔資料,避免了耗資費力而又難于組織實施的后裔測定。目前,國外已有從一頭供體牛一年獲得50多頭犢牛的報道。此外,胚胎移植技術(shù)在牛產(chǎn)業(yè)鏈中,對奶牛的育種和擴大良種牛群這兩方面具有人工授精技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。1.4.6節(jié)約種牛費用冷凍胚胎可長期保存,使胚胎移植突破了時間和空間限制,從國外引進種牛胚胎,在國內(nèi)移植,產(chǎn)下種牛會大大節(jié)約購買和運輸種牛費用,又便于控制疫病入關(guān)。此外,胚胎移植技術(shù)也是胚胎分割、嵌合、核移植、體外受精,轉(zhuǎn)基因等家畜生物技術(shù)不可或缺的技術(shù)手段,也可用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的研究。1.5對胚胎、配合比的理解一般而言,人們對奶牛的人工授精技術(shù)比較熟悉,尤其是牛人工授精技術(shù)員,他們?nèi)绾胃旄玫卣莆张咛ヒ浦布夹g(shù),一個捷徑的方法就是對胚胎移植和人工授精技術(shù)進行操作上異同點的比較,見表1。在了解以上不同點之后,配種員要完成胚胎的移植,還要提升以下幾方面技能:第一,直檢水平:由于配種員經(jīng)常直檢卵泡,很少檢查黃體,所以對黃體形態(tài)的檢查要加強練習(xí),同時對子宮的檢查也不容忽視,因為良好的子宮環(huán)境是胚胎生存的關(guān)鍵;第二,過頸水平:由于配種員是在奶牛發(fā)情當(dāng)日或次日進行操作,子宮頸開張,較容易通過,而在發(fā)情間歇,子宮頸閉合,通過較難,需要加強練習(xí);第三,