胚胎移植技術的現狀與展望

1、胚胎移植技術的現狀與展望摘要：統(tǒng)計與分析了 1991-2000年國際胚胎移植狀況，結果表明胚胎移植已成為畜牧產 業(yè)中最活躍的領域之一。胚移比例最大的依然是牛，其他種類的動物胚胎移植，如：綿羊、 山羊、豬、馬、鹿、美洲駝、羚羊等，也十分活躍。牛的胚胎移植，有幾個重要指標分析結 果如下：（1）供體牛的品種分布基本相同，肉牛與奶牛所占比例接近，但不同國家之間差別 很大；（2）每頭供體牛所得可用胚胎數在5-6枚之間；鮮胚移植與凍胚移植的比例基本持平， 但近年來凍胚移植的比例稍大于鮮胚移植；通過IV外方式生產胚胎數目有所增長，目 前每年大約在3-4萬枚；（5）妊娠率：鮮胚移植妊娠率在60%以上，凍胚移植

2、妊娠率在50%以 上，IVF體外方式生產胚胎妊娠率在40%左右；（6）胚胎移植技術的發(fā)展狀況在全世界分布不 均衡，北美和歐洲胚移技術最成熟；（7）胚胎貿易有所增長。最后，對該技術存在的問題與 發(fā)展前景提出了探討和展望。關鍵詞：胚胎移植；牛；現狀；展望胚胎移植技術是繼20世紀六七十年代人工授精之后發(fā)展起來的生物技術，是胚胎工程的 重要組成技術。胚胎移植最早是1980年在兔子上實驗成功的,但直到1977年才開始應用于生 產，至今發(fā)達國家已經進入商業(yè)化應用階段。在商業(yè)化應用上，牛的胚胎移植技術最成熟、 占得比例最大。它是將一頭良種母畜配種后形成的早期胚胎取出，移植到另一頭或幾頭同種 的、生理狀態(tài)相同

3、的母畜生殖器官的相應部位，使之繼續(xù)發(fā)育成新的個體，也有入人通俗地 稱之為“借腹懷胎”。在一個繁殖季節(jié)里產生比自然狀態(tài)下多幾倍甚至十幾倍的優(yōu)秀后代， 極大的提高了優(yōu)良母畜的利用率和繁殖率。因此，胚胎移植技術在畜牧業(yè)生產中發(fā)揮著巨大 的作用。1.胚胎移植的歷史回顧1890年Heape在英國劍橋大學首次報道獲得兔子胚胎移植成功E。20世紀30年代后開始 大量研究，1951年由如首次成功地進行了牛的胚胎移植。1974年第一頭胚胎移植的何斯坦 奶牛在美國出生。1976年，一些研究小組報道了采用導管高效采集胚胎的非手術方法，隨后 胚胎移植在奶牛中的應用得到飛速發(fā)展。由于牛經濟價值高，產仔數量少，用胚胎移植

4、技術 進行純種擴群繁殖的效果好，且供受體牛均可反復使用，因此牛的胚胎移植技術已較多應用 于實際生產中。我國對牛胚胎移植研究起步較晚，1978牛手術法胚胎移植犢牛降生，1980 年非手術法移植成功，1982年冷凍胚胎移植成功3。本世紀韌，我國先后開展了 “萬枚高產 奶牛胚胎移植富民工程”項目，“奶業(yè)重大關鍵技術研究與產業(yè)化技術集成示范”項目，使 我國的胚胎移植技術得以較快發(fā)展與推廣，并逐步向產業(yè)化階段邁進4。根據I ETS（國際胚 胎移植協(xié)會）的統(tǒng)計，1991年全世界移植牛胚胎總數為240 730枚，到2000年全世界移植牛胚 胎總數達528 540枚。從1991-2000年，國際胚胎移植總數增

5、長120%。胚胎移植已經發(fā)展成 為畜牧業(yè)中最活躍的領域之一。2.1991-2000年世界胚胎移植，移植的牛的胚胎總數的統(tǒng)計與分析1991年全世界移植牛胚胎總數為240730枚，1995年牛胚移總數首次超過40萬枚，2000 年創(chuàng)造50多萬枚的新記錄。以ITES提供的胚移妊娠率為參考（按平均60 %計）。全世界在該年有30多萬頭胚移牛產生。而且IETS的統(tǒng)計數據還不能包括世界上所有的 地區(qū)，特別是亞洲地區(qū)，因此這些數據要比實際要低一些，但這些數據已充分說明胚胎移植 已成為畜牧業(yè)中最具前景的實用繁殖技術之一 5。因為畜牧業(yè)的現代化（即家畜良種化、飼 養(yǎng)管理科學化、生產方式工廠化）的實現，其中心是提

6、高優(yōu)良家畜的繁殖效率。如果繁殖率 低下，優(yōu)良家畜的數量擴大受到限制，畜群的質量就得不到提高，則奶、肉、毛等畜產品的 增加就都成了空話。胚胎移植可以使優(yōu)良母畜的繁殖率得到很大的提高，從而給養(yǎng)殖者帶來 更大的收益。在牛的胚胎移植中，有幾個數據為人們所關心：（1）供體牛品種的分布：胚胎 移植的狀況因地域不同有很大差異；（2）可用胚數目：每頭供體所得可用胚數在56枚之間； （3）鮮凍胚移植比例：鮮胚移植與凍胚移植的比例基本持平；（4）胚胎生產方式：體內方式生 產胚胎的規(guī)模繼續(xù)擴大，體外方式生產胚胎的研究與應用繼續(xù)加強；（5）妊娠率胎移植的技 術：由于技術經驗的積累，移植后的妊娠率總體上有緩慢的提高；（

7、6）地理分布：胚胎移植 技術的發(fā)展狀況在全世界分布不均衡。胚胎移植的技術l供受蔣母牛的選擇供體牛選擇是胚胎移植的前提，應注意以下幾點：（1）具備遺傳優(yōu)勢的育種價值，即選 擇產奶、產肉量高，乳脂率、蛋白含量高，肉質好的母牛，祖代中或本身產過雙胎的個體較 好。（2）具有良好的繁殖力，既往繁殖史好，易配意孕，分娩順利，無難產或胎衣不下現象， 發(fā)情周期正常，發(fā)情體征明顯。（3）年齡以47歲經產牛為宜。（4）營養(yǎng)良好，體質健康，生 殖器官正常，無繁殖疾病。（5）分娩70天后方能進行超排處理。（6）卵巢活性正常，卵巢質地 有彈性，黃體功能好，超排前供體牛血清孕酮含量3. 0 ng/ml或以上，總膽固醇含量

8、140 ng /100 ml或以上，可作為選擇供體牛的參考指標，據統(tǒng)計，按上述標準嚴格選擇供體牛，可 獲得超排率80%以上。受體牛的選擇在胚胎移植中同樣占有重要地位。發(fā)情周期正常，無 產科疾病，營養(yǎng)狀況良好均可作為受體牛的初步選擇對象。但為了保證較高的移植妊娠率和 體現胚胎移植的應用價值，盡量選擇青年母牛和低產母牛做受體7。受供體牛比例一般為1： 688。3. 2同期發(fā)情同期發(fā)情技術時牛胚胎移植技術的主要環(huán)節(jié)之一，這可使在同一時間內為超數排卵供體 牛準備足夠可用于移植的受體，另外就是使同期化處理的受體牛群和供體牛群再同期化，達 到供受體處于相同的生理狀態(tài)。該技術的原理是根據母牛在發(fā)情周期卵巢具

9、有不同變化時期 的特點，即卵泡期和黃體期交替出現。人為的利用外源性激素調節(jié)，使母牛的發(fā)情周期達到 同一生理變化水平，從而實現牛只同期發(fā)情的目的。方法基本有兩種：其一是通過對停藥后 即可達到同期發(fā)情，其二是注射前列腺素溶解黃體促使母牛在一定的時間內發(fā)情、排卵、從 而實現同期發(fā)情9。3. 3越數排卵在母牛發(fā)情周期的適當時間，注射促性腺激素，使卵巢中有較多的卵泡發(fā)育和排卵，這 種方法稱為超數排卵。在進行胚胎移植時要對供體母牛做超數排卵處理，以使一次取得多枚 胚胎。一般認為超排擻最好是10個左右，太少會降低胚胎移植的意義，同時胚胎的收集也有 困難，排過多易引起諸如排卵效果不穩(wěn)定，卵泡囊腫等不良后果。超

10、排處理的一般方法是在 預計發(fā)情到來之前4天，即發(fā)情周期的第16天注射促性腺激素，在出現發(fā)情的當天注射絨毛 膜激索，為了使排出的卵子有較多的受精機會，一般在發(fā)情后輸精23次，每次間隔8一12 小時。母牛對超排處理的個體反應差異較大，受到母牛的品種、年齡、狀況、生理狀態(tài)、制 劑質量、投藥方法和劑量等各因素的影響，因此需要在實踐中不斷探索和總結10。3. 4胚胎的采集利用沖洗液將胚胎從母畜生殖道中沖出，并收集到器皿中過程稱為胚胎采集。采集方 法分手術法與非手術法，其中后者已在生產上普遍應用，通過帶氣囊的導管使氣囊膨脹將導 管固定在子宮角內適宜位置并防止沖洗液倒流，在用注射器通過單路管將沖洗液注入子宮

11、 角，反復幾次后將沖洗液吸回注射器，再注入集卵杯內UH。3. 5胚胎的檢測在顯微鏡下對胚胎進行質量鑒定，根據胚胎的形態(tài)、分裂球的大小、均勻度、透明帶的 間隙和變形情況，將胚胎分裂分為四級。其孛一級胚胚胎形態(tài)完整，輪廓清晰，呈球形，分 裂球大小均勻，結構緊湊，色調和透明度適中，無附著的細胞和液胞。二級胚胚胎輪廓清晰， 色調和細胞密度良好，可見的少量附著的細胞和液胞，變性細胞約占10%-30%。一般而言， 一、二級胚胎適于移植，后兩級不宜移植12。3. 6胚胎的保存冷凍保存有效的延長了胚胎的保存年限，相當于極大的延長了動物的世代間隔，也便于 保種。通常有以下三種保存法：.常規(guī)冷凍保存法：目前此法已

12、經是一項成熟的技術，大 多數哺乳動物胚胎保存仍然采用傳統(tǒng)的平衡冷凍法。其基本方法為：先將牛胚胎放入防凍液 中平衡一段時間，裝管：以每分鐘0. 30. 5C的速度降溫至一7C，植冰，然后緩慢降溫 至一 35 C :平衡10分鐘后，投入液氮中保存。直接冷凍法：是一種比較簡單的牛胚胎冷 凍方法。它是由常規(guī)的慢速冷凍法改進而來的，其要點是細管的冷凍液和稀釋液是分開的， 牛胚胎直接冷凍的研究大多采用甘油-蔗糖一起作為防凍劑。.玻璃化冷凍法：玻璃化是 指液體轉變?yōu)榉蔷B(tài)（玻璃態(tài)）的固化過程，Rail和Fahy在1985年首先發(fā)明了玻璃化冷凍法， 他們首次提出了一種有效的玻璃化溶液，Mahmoudzadah

13、等在1995年采用玻璃化冷凍液進行 牛胚胎冷凍保存試驗。結果表明，采用兩步平衡法，其胚胎的存活率明顯高于一步平等法13。3. 7胚胎的解凍細管從液氮罐中取出，在室溫下保持6s，然后把細管水平的放置在35 C的溫水中浸漬 15s，持封口部搖晃細管，使裝有胚胎的防凍劑與防凍劑除去液混合，并在室溫下封口朝上 直立靜置710 min后，剪去封口裝入移植器進行移植14。8胚胎移植多采用非手術移植法，使用特制的胚胎移植器，通過陰道和子宮頸，將胚胎注入到子宮 角的一定部位。操作時動作要穩(wěn)、快，移植部位要準確，移植后檢查細管，看有無胚胎遺漏， 如有遺漏需重新移植，胚胎移植后要注意觀察供體和受體的健康狀況和在預

14、定的時間內是否 發(fā)情15。至此，胚胎從供體到受體“安家落戶”完成了一個生命兩個階段的有機銜接，踏 上了正常發(fā)育之路。胚胎移植的應用及發(fā)展趨勢1能加快純種動物和優(yōu)良品種的繁殖速度充分發(fā)揮優(yōu)良母畜的繁殖潛力，提高其繁殖效率，迅速增加優(yōu)良母畜的后代數量，最大 限度地延長具有優(yōu)秀遺傳特性母畜生產后代的時限。母畜性成熟后，妊娠和哺乳占去了大部 分時間。在實行該技術的情況下，將良種母畜的胚胎移植到其它母畜體內而不需要在供體內 完成胚胎后期發(fā)育，這樣，良種母畜就減少了妊娠和哺乳的過程，使繁殖周期無形中被縮短。 更重要的是由于實行了超數排卵處理，一次可獲得多枚胚胎，因此，無論從一次配種或一生 繁殖來看，都能產

15、牛比自然狀態(tài)下超數倍的后代，使良種母畜的個體性能得到更大的繁衍。4.2 MOET育種計劃即超數排卵和胚胎移植，是把胚胎移植和相關技術融人牛群改良計劃的一種技術方案。 大多數MOET計劃需要一到幾個大的核心群，最終的遺傳改良式通過胚胎移植，人工授精和 胚胎移植公牛的自然交配來實現的。4.3胚胎移植技術作為其他生物技術的基礎胚胎移植技術一方面可用于檢測公、母牛中不需要的孟德爾隱性性狀。一些性狀如并趾、 矮小癥，通過胚胎移植技術擴增同胞數量，交配后獲得純合體，以檢測公牛是否攜帶致病基 因。另一方面在繁殖學領域，借助胚胎移植技術開發(fā)其它高新胚胎生物工程技術，如體外授 精技術、性別鑒定技術、轉基因技術、

16、胚胎分割技術、核移植技術、克隆技術等16。4.4廣泛開展國際合作我國奶牛平均年單產只有3 000kg左右，與發(fā)達國家奶牛產量7 000 kg左右相差甚遠。造 成這一原因之一是良種牛占有率低，遺傳改良速度慢。發(fā)達國家良種牛占90%以上，而我國 只占40%左右，主要集中在奶?；睾痛笾谐鞘?，農村良種牛的比重更低。在發(fā)達國家中， 養(yǎng)殖業(yè)產值占農業(yè)產值的60%以上，奶業(yè)又占養(yǎng)殖業(yè)的40%左右。而我國則不同，農業(yè)產值 主要是種植業(yè)，養(yǎng)殖業(yè)所占比重低，奶業(yè)所占比例更低I。目前，我國正處在由傳統(tǒng)農業(yè) 向現代農業(yè)產業(yè)體系的過渡時期，而實現畜牧業(yè)的良種化是農業(yè)現代化的重要一環(huán)。所以， 改造中國養(yǎng)牛業(yè)的任務極為重

17、要，需要大量的良種牛來改良土種牛，依靠進口需大量外匯。 為此，農業(yè)部在發(fā)展規(guī)劃中指出：“建立良種繁育體系，保存、培育和提高我國地方優(yōu)良品 種，推廣應用引進優(yōu)良品種，逐步形成優(yōu)勢牛種的繁育體系”。并指出要“改進引種方式， 鼓勵引進凍精和胚胎，利用胚胎移植、胚胎分割等先進生物技術，加快繁育改良步伐”U8。我國限制胚胎移植技術推廣應用的因素及解決措施胚胎移植技術已有100多年的歷史，并且該技術也已日趨完善，但在我國一些地區(qū)實際 應用推廣中效果并不理想，主要原因體現為以下幾點。l規(guī)模飼養(yǎng)集約化程度低與國外相比（Stroud等，2006）我國的集約化飼養(yǎng)程度低，多為養(yǎng)殖戶散養(yǎng)，疫病防治、 飼養(yǎng)管理的水平

18、很低，致使群體的狀況差異很大，繁殖疾病比較普遍，而胚胎移植技術對供 受體的要求又很高，這就導致了胚胎移植妊娠率低，效果不理想，也使養(yǎng)殖戶對該項技術產 生了懷疑，因此制約了胚胎移植技術的推廣應用。要解決這一問題必須提高集約化生產程度，提高群體的健康水平，減少疾病，尤其是繁 殖疾病的發(fā)生，提高胚胎移植效果，使養(yǎng)殖戶對該項技術有積極性，才能更好的推廣該項技 術。5. 2胚胎移植技術還需要進一步的完善胚胎移植技術的發(fā)展已有l(wèi)00多年的歷史，在這期間胚胎移植技術不斷得到提高和完善， 但仍然存在很多問題，如妊娠率低、操作煩瑣、技術環(huán)境條件要求高胚胎移植費用高等，另 外加之我國集約化飼養(yǎng)程度低，移植現場條件

19、較差，致使胚胎移植妊娠率偏低，效果差，這 些都不利于胚胎移植技術的推廣和應用.應結合當地的條件和群體的狀況，并結合其它生物 技術（Looney等，2006）不斷的改進和完善胚胎移植技術的各個環(huán)節(jié)，簡化操作，降低胚胎移 植費用，使養(yǎng)殖戶樂于接受該項技術。5. 3掌握胚胎移植技術的人員少，推廣面積小真正掌握該項技術的人員相對較少，實際推廣應用的范圍小，有些養(yǎng)殖戶甚至不了解該 項技術。因此應該積極開展胚胎移植技術的培訓工作，培養(yǎng)大量的胚胎移植操作人員，大范 圍的開展胚胎移植技術的應用，才能有效地改變我國畜牧業(yè)發(fā)展中存在的良種覆蓋率低的問 題。6胚胎移植的未來展望胚胎移植技術作為現代生物技術中的一項重

20、要的應用技本，日趨成熟。該技術將會加快 牛等牲畜繁殖選育的速度，縮短其生產性能改良所需時間及世代間隔，充分發(fā)揮優(yōu)秀母畜的 遺傳和繁殖潛力,快速擴大優(yōu)秀種畜后代群體，培育出更多符合人們需要的理想的品種。隨 著活體采卵、體外成熟等技術的完善及借助克隆、轉基因等技術，將使得胚胎移植更深入的 研究以促進各相關學科的協(xié)同發(fā)展，使人們更加深入地了解生殖機理，這反過來又會對胚胎 移植技術的進一步發(fā)展起促進作用。動物胚胎移植技術的前景廣闊，相信不久的將來定能推 動我國畜牧產業(yè)的快速發(fā)展。參考文獻郭永光.我國羊胚胎移植現狀及應用前景J.中國草食動物，2006,26 (2)： 5052.王琛.牛胚胎移植技術的發(fā)展

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22、枚，2000年創(chuàng)造50多萬枚的新記錄。以ITES提供的胚移妊娠率為參考(按平均60%計)。全 世界在該年有30多萬頭胚移牛產生。而且IETS的統(tǒng)計數據還不能包括世界上所有的地區(qū)， 特別是亞洲地區(qū)，因此這些數據要比實際要低一些，但這些數據已充分說明胚胎移植已成為 畜牧業(yè)中最具前景的實用繁殖技術之一。張保軍.牛胚胎移植研究進展J.黃牛雜.2002, 28(5)： 38-40.粱坤.胚胎移植受體牛的選擇方法探討J.中國畜牧雜志，2003,39(4)： 5253.章孝榮.動物的胚胎移植及其在畜牧生產中的應用J.黑龍江動物繁殖，2004，12(2)： 1719.李波，王楠.牛胚胎移植技術中供體牛的同期發(fā)

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25、oncluded that the embryo transfer industry has become into one of the active branches of husbandry industry. Bovine embryo transfer is still the largest part in this field. The embryo transfer activities of other animals are also very hot, such as sheep, goat ,pig , horse , deer ,llama , deer , alpaca. There are several important conclusions in the bovine embryo transfer industry:(1)the data reported indicates a wild and somewhat equal distribution between the various breeds, although it is different in different countrie