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(共31张PPT)
第2章 细胞工程
第3节 胚胎工程
Part2 胚胎工程技术及其应用
上一次Sudan出现在公众视野，还是2017年5月，肯尼亚自然保护区在交友网站为其“征婚”，但最终，Sudan未成功生育后代。该保护区还有仅存的两头雌性白犀牛---Najin和她的女儿Fatu。资料：地球上最后一头雄性北方白犀牛---45岁的Sudan，由于病情恶化，无法自由行动，已于2018 年3月19日在肯尼亚奥尔佩杰塔自然保护区内以安乐死的方式离世。我的北白犀繁育方案研究人员保存了北方白犀牛的精子。Sudan1978年世界首例试管婴儿露易丝·布朗与父母和孩子1988年中国首例试管婴儿郑萌珠与中国辅助生殖技术权威张丽珠教授试管动物是通过人工操作使卵子在受精，经培育发育为早期胚胎后，再进行产生的个体。体外移植
01
体外受精
1.过程：
包括 、 和 等步骤。
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
方法①可以从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。
方法②活体采卵：可以直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，这种方法需借助B超、内窥镜。
这两种方法采集的卵母细胞需进行体外成熟培养。
思考：
为什么要进行体外成熟培养？应该培养到哪个阶段？
01
体外受精
1.过程：
包括 、 和 等步骤
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
注射促性腺激素
(超数排卵)
输卵管中
冲取卵子
方法③采集实验动物小鼠、兔和小型家畜猪、羊等的卵母细胞时，可先用促性腺激素处理，使它们排出比自然状况下更多的成熟卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。
01
体外受精
1.过程：
包括 、 和 等步骤
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
资料：1951年，美籍华人生殖生物学家张明觉和澳大利亚生物学家奥斯汀在研究哺乳动物体外受精时，分别发现兔和大鼠刚刚排出的精子或由附睾取出的精子，都不能立即与卵子受精，必须在雌性生殖道内停留一段时间后才具备受精能力。
科学家很快弄清了精子获能的机制，并且找到了使精子在体外获能的物质，实现了各种哺乳动物精子在体外条件下的获能。
人工配制的获能液
01
体外受精
卵母细胞的采集
精子的获取
1.过程：
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
适当的培养液
01
体外受精
2、意义：
是提高动物繁殖能力的有效措施
为胚胎移植提供可用的胚胎
02
胚胎移植
供体：
受体：
胚胎移植
1、概念：将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。
选择
标准
遗传性状优良，生产能力强
有健康体质和正常繁殖能力
体内受精、转基因、核移植等
提供胚胎
接受胚胎
02
胚胎移植
胚胎移植主要包括_____、_____的选择和处理，_____或人工授精，胚胎的_____、_____、培养或保存，胚胎的移植，以及移植后的_____等。
供体
受体
配种
收集
检查
检查
2.过程：
北白犀
南白犀
胚胎移植
02
胚胎移植
优良供体母牛
优良公牛
（遗传性状优良，生产能力强）
受体母牛
（有健康体质和正常繁殖能力）
具有优良性状的后代
进行同期发情处理
超数排卵处理
受体发情
发情配种或人工授精
移植胚胎（如受体子宫）
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
02
胚胎移植
优良供体母牛
优良公牛
（遗传性状优良，生产能力强）
受体母牛
（有健康体质和正常繁殖能力）
具有优良性状的后代
进行同期发情处理
超数排卵处理
受体发情
发情配种或人工授精
移植胚胎（如受体子宫）
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
02
胚胎移植
3.生理学基础
①胚胎收集的基础：
一定时间内，早期胚胎不会与母体建立组织上的联系。
冲卵/冲胚
02
胚胎移植
3.生理学基础
报道：1890年英国剑桥大学的生物学家Walter Heape将纯种安哥拉兔的2个胚胎移入已经交配的纯种比利时兔母兔体内，成功产下6只小兔，其中有2只是纯种安哥拉兔。
为什么将胚胎移入已经交配的纯种比利时兔体内？
②胚胎移入的基础：
孕激素
思考讨论1：
思考讨论3：
经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体一致？为什么？
思考讨论2：
受体会对外来胚胎发生免疫排斥反应吗？
同一时间供、受体生殖器官的生理变化相同。
02
胚胎移植
3.生理学基础
思考讨论2：
受体会对外来胚胎发生免疫排斥反应吗？
拓展阅读：免疫豁免（Immune privilege）指机体某些部位由于解剖和免疫屏障的存在，对外来抗原及自身抗原免疫反应很弱，以防止因免疫反应引起的组织损伤和功能紊乱。免疫豁免区主要包括眼球晶状体，睾丸、中枢神经系统、胎盘与胎儿，以及生长期毛囊。
③移入胚胎存活的基础：
受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。
02
胚胎移植
3.生理学基础
思考讨论3：
经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体一致？为什么？
④保留遗传特性的基础：
胚胎与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但孕育过程中，其遗传特性不受影响。
①胚胎收集的基础：
一定时间内，早期胚胎不会与母体建立组织上的联系。
②胚胎移入的基础：同一时间供、受体生殖器官的生理变化相同。
③移入胚胎存活的基础：受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。
④保留遗传特性的基础：胚胎与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但孕育过程中，其遗传特性不受影响。
3.生理学基础
02
胚胎移植
供体
职能
产生具有优良遗传特性的胚胎
3、意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力：
承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
受体
职能
听我说，谢谢你
对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代
缩短供体繁殖周期；
增加供体繁殖后代数量。
朋友，不客气
02
胚胎移植
拓展阅读：白犀牛寿命为35-45年，但这种体型的哺乳动物怀孕周期非常长。犀牛妈妈需要怀孕16个月才能生下小犀牛，每胎只产一仔，哺乳期长达1年，因此白犀牛的繁殖周期长达2-4年，一生只生5-6胎。
1.概念：
2.主要仪器：
3.繁殖方式：
4.理论基础：
5.胚胎去向：
采用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。
体视显微镜、显微操作仪
胚胎分割
桑葚胚或囊胚
无性繁殖（克隆）
分割针或分割刀
直接移植给受体
或经体外培养后，再移植给受体
03
工具：
细胞的全能性
胚胎分割
03
5.过程：
囊胚腔
透明带
滋养层
内细胞团
胚胎移植
二分胚
内细胞团
分割针
思考：①产生二分胚的操作有什么注意事项？为什么？
胚胎分割
03
5.过程：
囊胚腔
透明带
滋养层
内细胞团
胚胎移植
分割针
做DNA分析，鉴定性别
二分胚
内细胞团
分割针
已知性别胚胎
思考：②取滋养层细胞的目的是什么？此操作有什么注意事项？
胚胎分割
03
6.意义
①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
04
小结
早期胚胎
胚胎移植
南白犀子宫孕育
北白犀
有性
生殖
无性
生殖
方案四：胚胎分割
我的北白犀繁育方案
Najin和Fatu
方案三：体细胞核移植
方案一：体外受精
方案二：体内受精
想一想：运用这些技术一定能繁育成功吗？请说出你的理由。
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。
Najin和Fatu
2022年7月28日，科学家和环保人士第10次采集北方白犀牛的卵母细胞。生物救援小组从Fatu身上收集了23个卵母细胞。用低温保存的卵母细胞立即被空运到意大利Avantea实验室。用解冻的精子受精，最终成功制备了5个胚胎并在液氮中冷冻保存——这样的胚胎总数已达到22个。另一头北白犀牛，Fatu的母亲Najin在经过深入的道德风险评估后，已于2021年停止采集卵母细胞。
Najin和Fatu
我是一头来自北方的白犀牛
你知道我的
腿短且体肥
流畅且完美
头顶的利刃是我最大的错误
无垠的狂野曾是我的国度
如今我墓碑的高度，恰到好处：成了猎枪的遮羞布
盗猎者和享用者“饱食终日”
护林员和科学家夜以继日
我想说，我的家族是否付出了太多
但，你该知道我的
庞然大物
一级保护
随堂测试
1.判断正误
（1）为了获得更多的卵母细胞，需用性激素对供体进行处理。 ( )
（2）受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。 ( )
（3）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行，因为两者生理特征相近，易于成功。（ ）
（4）胚胎移植时，供体母畜需要具备优良的遗传性能。 ( )
（5）胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。 ( )
（6）利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。 ( )
×
×
√
√
×
√
随堂测试
2.良种试管牛的繁殖过程：用激素促进甲牛多排卵，然后把卵子在体外与人工采集的乙牛的精子进行受精，在特定培养基中培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理的丙牛的子宫内，孕育成试管牛。下列相关叙述错误的是(　　)
A．精卵结合前精子需进行获能培养
B．“促进甲牛多排卵”的激素是孕激素
C．甲牛、乙牛对试管牛核遗传物质的贡献相同
D．该技术可应用于加快优良种畜的繁殖
B
随堂测试
3.胚胎分割是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述正确的是(　　)
A．胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份
B．胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎
C．胚胎分割技术属于有性生殖方式，因此不属于克隆
D．胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎
B
感谢聆听！

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