资源简介

(共40张PPT)
2.3.2胚胎工程
--胚胎工程技术及其应用
什么是试管婴儿？你能描述一下试管婴儿是如何培育的吗？
是这样子的吗？
这正是胚胎工程要研究解决的问题之一。
如何解决牛低生育率的问题？
从社会中来
牛刚出生时，每侧卵巢大约含有15万个卵泡，每个卵泡内都有一个初级卵母细胞。出生后能够发育成熟排卵的卵泡只有200个左右，一生产下犊牛4-5头。其他哺乳动物的情况相似，可见哺乳动物一生中卵母细胞的有效利用率很低。
已知养殖场还有多头健康的育龄期的优质公牛和母牛
试管动物
概念：通过 使卵子和精子在 条件下成熟和受精，并通过培养发育为__________后，再经移植产生后代的技术。
人工操作
体外
早期胚胎
目的：实现良种动物的 繁殖。
快速大量
试管婴儿并不是在试管中培养出婴儿
体外受精和早期胚胎培养在试管中
思考：如何培育试管奶牛？
包括_______________、____________和_______等步骤
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
成熟培养
获能处理（离心）
适当的培养液
是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎。
一、体外受精
1
过程：
2
意义：
体外受精就是采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。
1. 精子的采集和获能
（1）精子的获能
将精子放入人工配制的获能液中使其获能。常用于啮齿动物、家兔及猪等动物。
将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。常用于牛、羊等家畜。
培养法
化学诱导法
2.卵母细胞的采集和培养
给供体注射促性腺激素，使一头母畜一次排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子，用于体外受精和早期胚胎培养。
垂体
促性腺激素
分泌
(+)
卵巢中卵泡
发育成熟
排卵
方法一：输卵管采卵(冲取卵子)
利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子。
适合实验动物(兔、鼠)以及家畜猪、羊等。
获得的卵子可以直接与获能精子在体外受精吗？
超数排卵
方法二：屠宰动物的卵巢采卵
从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。
适合大型动物或大家畜，如：牛、马等。
牛卵巢
牛卵巢取卵
获得的卵子可以直接与获能精子在体外受精吗？
2.卵母细胞的采集和培养
方法三：活体采卵(卵巢中)
借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等仪器，直接从活体动物卵巢中吸取卵母细胞。
适合大型动物或大家畜，如：牛、马等。
获得的卵子可以直接与获能精子在体外受精吗？
2.卵母细胞的采集和培养
获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中共同培养一段时间。
精子获能前应离心处理：
精液由精子和精浆两部分组成。精浆中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般情况下，精液中的精子无法获能。精子获能前进行离心处理，目的是除去精浆以利于精子获能。
获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下在 或
中完成受精过程。
获能溶液
专用受精溶液
3.受精
概念：应用人工创造条件，对获取的 进行体外培养。目的是
发育培养液成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等
早期胚胎
检查受精状况和受精卵的发育能力
二、早期胚胎的培养
不同动物胚胎移植时间不同
牛、羊：桑椹胚或囊胚阶段
小鼠、家兔：卵裂期或囊胚阶段
试管婴儿：8个或16个细胞阶段
胚胎培养发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。
体外受精及其他方式得到的胚胎
供体
受体
遗传性状优良、生产能力强
有健康体质和正常繁殖能力
产生具有优良遗传特性的胚胎
承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
二、胚胎移植
①提供胚胎的个体称为______
供体选择标准：________________________
供体职能：__________________________
②接受胚胎的个体叫______
受体选择标准：_________________________
受体职能：_______________________________
（1）胚胎来源:
（2）供体和受体
体内受精、体内受精、转基因技术、动物细胞核移植技术等
胚胎移植(embryo transfer)是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。（教程P61黑体字）
02
胚胎移植
优良供体母牛
受体母牛
受体发情
同期发情处理
超数排卵处理
发情配种
或人工受精
胚胎移植
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
激素处理
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植
移植后的检查
二、胚胎移植
①对供、受体进行的相同处理：
该处理的目的：
②只对供体进行的操作：
该处理需要用的激素：
该处理的结果：
为胚胎移植前后提供相同的生理环境
同期发情处理
超数排卵处理
外源促性腺激素
卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子
二、胚胎移植
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植
移植后的检查
1
对供、受体的选择和处理
思考1.什么是同期发情处理？
利用某些激素人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程，使之在预定时间内集中发情。
①胚胎收集的基础：
②该阶段检查的目的：
③胚胎保存的方法：
同种的优良公牛
哺乳动物早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态
检查胚胎的质量
-196℃液氮中保存
二、胚胎移植
2
配种或人工授精
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植
移植后的检查
应选择
3
胚胎的收集、检查、培养或保存
02
胚胎移植
收集胚胎并检查
收集：用特制的冲卵装置，把供体母牛子宮内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。
冲卵：用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。
-196℃
②该阶段检查的目的：
③胚胎保存的方法：
同种的优良公牛
检查胚胎的质量
-196℃液氮中保存
二、胚胎移植
2
配种或人工授精
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植
移植后的检查
应选择
3
胚胎的收集、检查、培养或保存
桑葚胚或囊胚阶段的胚胎
二、胚胎移植
4
胚胎的移植
一般选择移植
（1）手术法:引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口。
（2）非手术法:将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。
第二次检查的目的：
对受体进行妊娠检查（检查受体是否妊娠）
二、胚胎移植
供体、受体的选择和处理
配种或人工授精
胚胎的收集、检查、培养或保存
胚胎的移植
移植后的检查
5
移植后的检查
不一定；
一般情况下检查合格的胚胎需要移植到同种的、生理状况相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育
在胚胎移植前应该对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器的生理变化同步，目的是为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境
二、胚胎移植
思考·讨论
结合图2-23，思考与讨论以下问题:
1．将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？如果 不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的 处理
受体对来自供体的胚胎基本上不发生免疫排斥反应
二、胚胎移植
思考·讨论
2．受体会不会对来自供体的胚胎发生主理学基础免疫排斥反应
正确；
胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境的一致性密切相关，只有供体、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育
二、胚胎移植
思考·讨论
4．胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这 样的概括正确吗？为什么？
生理学基础 意义
补充了解——胚胎移植的生理学基础
哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的
为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境
哺乳动物早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态
为胚胎的收集提供可能
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
为胚胎在受体内的存活提供了可能
供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响（即遗传物质不会发生改变）
为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障，同时保留了遗传特性
二、胚胎移植
胚胎移植的意义
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体一生繁殖后代的数量。
①缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代
②可在短期内大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良。
③经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交流，代替活畜的引种和进出口
④通过胚胎移植可人为生产双胎或多胎
⑤可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。
02
资料
1. 大多数哺乳动物的早期胚胎都具有发育为完整个体的潜能，即使去掉早期胚胎的一半，剩余的仍可以继续发育为一个完整的胚胎。
2. 1997年，科学家利用绵羊的8细胞胚胎进行分割移植实验，他们把绵羊的8细胞胚胎分成4份，每份2个细胞，然后将分割后的2细胞胚胎重新植入母羊子宫里孕育，母羊产下了4头健康的小羊羔。
胚胎分割（embryodivision）是指机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
胚胎分割
所需要的主要仪器：
分割工具：
机械方法
早期胚胎
2等份、4等份或8等份
同卵双胎或多胎
机械方法
具有相同的遗传物质
无性生殖（无性繁殖、克隆）
体视显微镜、显微操作仪
分割针或分割刀
早期胚胎干细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性
三、胚胎分割
1
概念：
2
分割方法：
3
胚胎分割产生后代的特点：
4
生殖方式：
5
理论基础：
采用________将________切割成_________________等，经移植获得_____________的技术。
发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚
盛有操作液的培养皿，在显微镜下分割
将内细胞团均等分割
直接移植给受体或经体外培养后，再移植给受体
三、胚胎分割
6
选择分割的胚胎：
7
对囊胚分割的注意事项*：
8
操作环境：
9
分割后胚胎去向：
桑葚胚或囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性
防止影响分割后胚胎的恢复和进一步发育
03
胚胎分割
④胚胎分割操作程序
a.选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
b.在显微镜下用分割针或分割刀片对胚胎进行分割
c.分割后的胚胎可直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。
①性别鉴定的取样部位：______
②性别鉴定的方法：_________
滋养层
做DNA分析
三、胚胎分割
过程：
①可以促进优良动物品种的繁殖
②产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料
③在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义
三、胚胎分割
11
胚胎分割的优点：
11
胚胎移植的局限性：
实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，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
不一样
核移植——无性生殖
体外受精——有性生殖
胚胎分割——无性生殖
三、胚胎分割
思考·讨论
利用核移植技术、体外受精（试管婴儿）、胚胎分割获得胚胎，生殖方式一样吗？
04
课后练习
1.判断下列表述是否正确。
①采集来的卵母细胞和精子可以直接用于体外受精。( )
②经胚胎移植产生的后代，其遗传特性与受体保持一致。( )
③进行胚胎移植前,要对供体和受体进行免疫检查,以防止发生免疫排斥反应。
×
×
×
2.杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。
雌性杜泊羊
雄性杜泊羊
卵母细胞
精子
采集
采集
受精卵
体外受精
早期胚胎
当地普通绵阳
杜泊羊
分娩
（ ）
（ ）
体外胚胎培养
胚胎移植
04
课后练习
2.杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。
雌性杜泊羊
雄性杜泊羊
卵母细胞
精子
采集
采集
受精卵
体外受精
早期胚胎
当地普通绵阳
杜泊羊
分娩
体外胚胎培养
胚胎移植
（2）为了获得数量较多的卵母细胞，可以对雌性杜泊羊进行怎样的处理
可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。
（3）在进行体外受精操作之前，还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理
要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。
04
课后练习
3.北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地，但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，它们的数量不断减少。2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛去世，该物种仅剩下两头雌性。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。请回答下列问题。
(1)我们可以使用哪些现代生物技术来人工繁育北方白犀牛 运用这些技术一定能繁育成功吗 请说出你的理由。
可以使用人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工繁育北方白犀牛。运用这些技术不一定能成功繁育北方白犀牛，因为任何一项技术都不能保证百分之百的成功率，何况现存的北方白犀牛数量极少。
(2)如果繁育成功，这样人工繁育的种群与野生种群相比，有什么区别
这样人工繁育的种群与野生种群相比，遗传多样性会降低，野外生存能力也会下降。

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