动物繁殖技术简介摘要： 动物繁殖技术是畜牧业生产中的关键技术环节，在优质、高产、高效的现代畜禽繁育中占有重要的地位。本文综述了人工授精技术，体外受精技术，性别控制，胚胎移植技术，克隆技术，转基因技术，B-型超声波诊断技术等九个方面的动物繁殖技术的进展。关键词：人工授精；性别控制；胚胎移植；克隆；转基因 Brief Introduction of Animal Reproductive TechniqueAbstract: The animal breeding technology is a key technology in the production of animal husbandry, occupying an important position modern livestock and poultry breeding of high quality, high yield and high efficiency. This paper reviewed the development of the technique of animal breeding such as the artificial insemination, in vitro fertilization technology, sex control, embryo transfer technology, cloning, transgenic technology, b-type ultrasonic diagnosis, etc. Keywords: artificial insemination; Sex control; Embryo transfer; Cloning; Genetically modified 前言 动物繁殖技术是生物技术的重要分支。 动物繁殖技术从20世纪50年代人工授精技术到20世纪70年代胚胎移植技术的应用，似乎才真正开始动物繁殖技术的新纪元。动物繁殖技术在过去的50年里取得了显著进展，现代动物繁殖技术包括人工授精、同期发情、胚胎移植、胚胎分割、胚胎嵌合、体外受精、克隆技术和性别控制等等，其中人工授精和胚胎移植在现代畜牧业生产中发挥着极其重要的作用，尤其是人工授精技术，是迄今为止应用最广泛并最有成效的繁殖技术1。这是一个以人工授精起始的连续过程。随着体外受精、精子分离和核移植克隆等技术的发展，这些连续性的繁殖技术将是目前和未来提高生产力的强有力手段。随着科技的不断发展，动物繁殖技术的研究不断深入，繁殖技术的应用日益广泛。从常规的人工授精到胚胎移植和体外性控胚胎生产等一系列高新技术的应用使得家畜繁殖的速度更快，生产性能更高，繁殖准确性更好，给畜牧业带来了巨大的经济和社会效益，为畜牧业的产业化发展提供了强劲的动力和竞争力2。繁殖技术由繁殖调控技术和繁殖监测技术两部分内容组成。繁殖调控技术包括调控发情、排卵、受精、胚胎发育、性别发生、妊娠维持、分娩、泌乳等生殖活动的技术，是提高动物繁殖效率、加快育种速度的基本手段3。例如，近期发展起来的显微授精和胚胎生物工程技术等，分别是提高公畜和母畜繁殖效率的重要手段。繁殖监测技术包括发情鉴定、妊娠诊断、性别鉴定、激素测定等技术，是促进繁殖管理、提高繁殖效率或畜牧生产效率的重要手段4。动物繁殖技术是生物技术的重要组成部分，是以动物生殖细胞和胚胎为主要研究对象，以生物科学为基础，研究调控和提高动物繁殖性能、发掘动物繁殖潜能5。动物繁殖是动物生产中的关键环节，对动物数量的增加和质量的提高具有重要作用。随着科学技术的发展，动物繁殖技术的研究不断深入，应用范围日益广泛。动物繁殖技术从20世纪50年代的人工授精到70年代的胚胎移植的应用，开始了新纪元。常规人工授精和胚胎移植、性别控制等一系列高新技术的应用使得动物繁殖的速度更快、生产性能更高、准确性更好，给畜牧业带来了巨大的经济效益和社会效益，为其产业化发展提供了强大的动力和竞争力。另外，分子生物学的某些突破使人们能够分离基因，并在体外进行重组6。这些突破迎来了动物繁殖技术发展的新时代。1 动物繁殖技术的种类1.1 人工授精技术自从20 世纪40 年代人工授精(artificial insemination，AI)和冷冻精液技术产生，经过几十年来的发展， 已成为家畜品种改良的重要手段， 尤其对养牛业的发展起到了巨大的推动作用7。人工授精技术是借助于专用器械，用人工方法采取公畜精液，经体外检查与处理后，输入发情母畜的生殖道内，以代替公母畜自然交配，使母畜受胎的一种繁殖技术。人工授精技术能充分利用优良公畜的繁殖性能，减少种畜的饲养量，降低生产成本；使优良基因的影响迅速扩大，可以极大地加快遗传改良的速度；能提高母畜的受胎率；使种公畜的精液不受时间和地域的限制，可以很好地在各地组织实施和交流。我国自20世纪60年代普及了奶牛的新鲜精液人工授精技术后，从1977年开始在全国推广牛的冷冻精液8。目前，全国各省区共有40多个冷冻精液站已具备年产近2 000万个剂量的牛冻精生产能力，奶牛人工授精已得到普及，黄牛每年杂交改良也在千万头以上。在养羊发达的北方省区已经普及人工授精，猪的人工授精在生产上也得到广泛应用，部分野生动物也广泛采用人工授精技术9。目前，人工授精作为家畜繁殖应用最为广泛的一项技术，在欧洲、北美及日本等经济发达国家的普及率很高。法国经过后裔测定，优良种公牛遗传力的改进每年进展达20%。绵羊人工授精仅次于牛、猪的人工授精，近20 年来在很多国家也受到了重视。人工授精技术对于提高优良畜禽的配种效率；加快改良步伐，促进育种进程；保护品种资源；降低生产成本；克服公、母畜体格悬殊造成的交配困难；防止疾病传播；提高母畜的受胎率等方面均具有重要作用1012。1.2 体外受精技术体外受精技术自1982年以来，家畜体外受精技术发展十分迅速，仅仅10年时间，就已从理论上、方法上得到充分的完善和发展，成为动物胚胎工程及细胞工程领域内的一个基本和重要的研究分支，并从20世纪80年代末就开始进入应用阶段13。体外受精作为动物胚胎生物工程的一项重要技术，是通过人为操作使精子和卵子在体外环境中完成受精过程的动物繁殖新技术。在生物学领域中，将IVF 的胚胎移植后所获得的后代称为试管动物。它包括卵子的成熟培养、精子获能、体外受精、胚胎早期培养和胚胎移植等5 个连续过程。体外受精技术从其发展到现在， 对畜牧业生产、动物生殖机理的研究等及保护濒危动物等方面具有重要的意义。通过卵母细胞体外培养成熟和体外受精，可望得到大量质优、价廉的体外生产胚胎，充分挖掘优良公、母畜的繁殖潜力；可观察配子发育、成熟受精及胚胎发育等一系列现象，从而为探索配子发育调控机理等受精生物学积累一定的资料；利用体外受精技术，可评定家畜精子的质量，了解精子受精的能力，做到尽早防治不孕症，如公畜的少精、死精或无精和母畜的输卵管阻塞等。若将体外受精技术与其他生物技术， 如转基因技术、细胞核移植技术、基因敲除和基因修饰技术等生物高科技相结合，必将加快优良种畜的扩繁进程，促进畜牧业的迅速发展14。 1.3 性别控制性别控制是按照人们的意愿生产特定性别后代的动物繁殖新技术。20 世纪以来，人们对性别形成的研究已从形态学向配子发生和胚胎形成的过程深化15。日益进展的显微技术，使得人们通过对细胞减数分裂中染色体行为和异型性染色体的研究认识到，Y染色体的存在与否是决定性别发育方向的关键因素；性细胞减数分裂中产生等量的X 和Y 单倍体染色体，是产生平衡性别比例的物质基础。现代遗传学的发展使人们对性别的认识提高到分子水平， 性别决定区域位于Y 染色体短臂的非同源区。目前家畜性别控制主要采用两条途径，即精子分离和早期胚胎的性别鉴定。虽然使用流式细胞仪已成功分离了X、Y 精子，但其成本高，分离效率低，暂时还难以在实际生产中推广。而牛早期胚胎的性别鉴定已有几十年的发展历史，随着胚胎移植技术的产业化推广，该方法也日趋发展成熟，特别是针对性别决定区特异性序列的聚合酶链式反应(PCR)技术的发明和性别决定基因的发现，早期胚胎性别鉴定成为目前最具实用价值的一项性别控制技术，使胚胎性别鉴定和控制进入新的发展水平16。1.4 胚胎移植技术胚胎移植也称受精卵移植或是卵移植。它是将优良种母畜配种后的早期胚胎取出。移植到另一同种的生理状态相同的母畜体内，使胚胎在受体体内继续生长发育，最终发育成新个体。在生产实际中，如果发现具有优良生产性能的母畜，通过胚胎移植可以扩大优良母畜的数量。英国的Walter Heape于1890年从1只与纯种安哥拉公兔交配后32 h的安哥拉母兔体内取出2个4细胞的胚胎，然后将胚胎移植到一只生理状态相同的比利时母兔输卵管的上端，最终获得成功17。20世纪30年代胚胎移植在绵羊、山羊上取得成功，1951年牛、猪的胚胎移植事例也相继被报道，马的胚胎移植在1970年也获得成功。我国自20世纪60年代以来，主要是20世纪70年代后期至今，先后在兔、绵羊、牛、马、山羊等方面试验成功。胚胎移植技术应用前景广阔1821。胚胎移植特别是牛的胚胎移植，在发达国家的畜牧业生产领域已被很好地应用，并在奶牛的遗传改良中起到了巨大的作用，尽管这还有赖于奶牛品种的高产性。随着活体采卵、体外成熟、体外受精、体外培养技术的完善，体外生产胚胎的商业化应用会进一步提高，冻胚胎的使用率会越来越高，国际间的胚胎贸易也会随着全球经济一体化的进程而日益繁荣。在动物繁殖中应用胚胎工程技术不仅可增加良种的数量，而且还能提高动物的生产性能。胚胎工程中的家畜胚胎移植技术，主要用于快速扩大优秀种公畜和核心母畜的数量。由于种公畜和种母畜有较高的经济价值和社会价值，利用胚胎移植在育种方面可以获得全同胞或同卵双生家畜进行后裔测定等优势22。因此，该技术在种公畜的选育和优质核心母畜群的培育以及加快育种步伐方面均具有明显的优越性。家畜胚胎移植主要是通过对优良供体母畜作超数排卵处理，和体内胚胎生产或体外人工受精的方法，以大量获得优良家畜胚胎后，再将其移植给普通代孕受体进行快速繁殖优良家畜的生物技术。胚胎移植技术主要用于快速扩大优秀种公畜和核心母畜的数量。由于种公畜和种母畜有较高的经济价值和社会价值，在供体种畜与受体母畜价格差较大，利用胚胎移植在育种方面可以获得全同胞或同卵双生牛进行后裔测定等优势，因此，该技术在种公畜的选育和优质核心母畜群的培育以及加快育种步伐方面均具有明显的优越性。目前， 我国牛羊的胚胎移植技术在一些省区已进入了产业化应用阶段，对畜牧业的发展起到了显著的推进作用。全年胚胎移植数量已超过2 万枚，在发展中国家处于先进水平。技术水平也已经达到国际先进水平，高产奶牛超数排卵技术每头生产可用胚胎68 枚，鲜胚移植妊娠率达到60%，冷冻胚胎移植妊娠率为50% 以上。奶牛分割鲜胚移植受胎率可达到45%以上。对于马、驴、马鹿等大家畜，已建立了胚胎移植的方法，并均已获得了妊娠。由于胚胎冷冻技术的不断进步， 解冻后直接移植法的冷冻胚胎不再需要在显微镜下操作，使得移植操作不再成为胚胎移植技术大规模推广的瓶颈。而随着胚胎移植技术在广大农牧区的大面积推广应用， 受体牛组织和受体牛状况成为制约胚胎移植工作的主要因素。艰难的组织工作和受体牛的低可用率使胚胎移植的成本居高不下，严重影响了普通农户甚至奶牛场利用ET技术的积极性23。从这个意义上说， 组织工作的难度和重要性要超过胚胎移植技术工作。只有科学、合理地做好胚胎移植受体牛的组织工作，认真挑选出足量、适合的受体牛，才能保证胚胎移植推广工作高效率进行并获得理想的结果。1.5 克隆技术“克隆”一词来源于希腊语就是无性繁殖。体细胞和受精卵一样都含有全部的遗传信息，因为从理论上来讲，从体细胞获得完整的动物个体是完全可行