性别控制在畜牧业生产中的应用.doc

1、性别控制在畜牧业生产中的应用【摘要】性别控制技术对提高畜牧业生产水平和经济效益具有重要的意义。本文主要对性别决定的机理、性别控制方法以及性别控制的意义进行了综述，并对性别控制技术目前的进展情况，存在的问题以及将来的发展前景进行论述。 【关键词】性别控制，畜牧业，性别决定，发展前景 性别控制一直是生命科学的重要研究课题之一，性别控制技术是指通过对动物的正常生殖过程进行人为干预，使成年雌性动物产出人们期望性别后代的一门现代生物技术，是一项能显著提高家畜繁殖效率的生物工程技术，对家畜育种，生产和遗传疾病的繁殖都有很重要的意义。在畜牧业生产中许多性状受到性别因素的制约，性别控制技术对于我国现有生产条件

2、不变而奶制品和肉制品需求迅速增加的现状来说，更意味着生产资料的高效利用和畜牧业生产效率的提高。 1 性别决定原理 哺乳动物性别分化之前，仅有位于中肾内缘的性腺原基，这种未分化的性腺中胚层处于中性。胚胎是含有牟勒氏管、吴夫氏管两套生殖导管和未分化性腺的中性胚，性腺原基分化的类型决定了机体将来性别的发育（张红卫等，2001） 。当性腺原基被睾丸决定因子（SRY）诱导发育成睾丸，支持细胞则会分泌抗牟勒氏管因子而使牟勒氏管解体，这时吴夫氏管发育为雄性生殖管道。当性腺原基发育为卵巢，由卵巢分泌的雌激素则使牟勒氏管发育为阴道、子宫和输卵管等（朱必才等，2002） 。目前发现， 性别决定过程中有三种基因调控

3、未分化性腺的发育及雄性性别决定，分别是 WT-1、SF-1 和 SOX9。 2 性别控制方法 目前研究性别控制的途径和方法主要集中在受精前 X、Y 精子的分离，受精后的胚胎性别鉴定和控制。 2.1 X 精子与 Y 精子的分离 精母细胞经过有丝分裂后产生 X、Y 两种不同类型的精子，如果 X 精子和卵子结合则产生雌性后代，若 Y 精子和卵子结合则产生雄性后代。分离动物精液中 X 精子和 Y 精子， 是解决家畜性别控制的关键问题。 X 精子和 Y 精子的差异主要表现在：形态上，X 精子头部比较大， DNA 含量多；在重量和比重上，X 精子重，比重大且表面膜电荷多；在运动性和活力方面，Y 精子活动能

4、力较强， 速度快；耐酸碱性方面，Y 精子嗜碱不耐酸；并且 Y 精子 F 一小体阳性（朱晓华等，2001） 。 目前分离 X 精子和 Y 精子的方法主要有：沉积分离法、梯度离心法、电泳法、白蛋白沉淀法、免疫法、流式细胞仪分类法。 沉积分离法主要是利用 X 精子沉积速率比 Y 精子快的原理来分离精子，但是这种方法由于缺乏重复性和其它动物实验的证实而为广泛采用（张光勤和李建民，2002） 。梯度离心法是根据 X 染色体的精子体积比 Y染色体的大，且比重不同等特点来分离精子的，但是该方法只能做到大部分分离，因此性别控制也只能达到 7080%（岩崎说雄等，1987；张光勤和李建民，2002） 。电泳法主

5、要是根据 X、Y 精子所带的生物电不同而设计的一种分离方法，以中型缓冲液电泳时向阳离子移动的 X 精子比 Y精子多来对精子进行分离，但是分离结果的准确性和重复性都不理想，并且精子在电泳液中不易存活，分选后的精子活力低，因此难以推广（张淑娟，2005；George et al.， 2002） 。 白蛋白沉淀法是依据 Y 精子在白蛋白溶液中的运动速度比 X 精子的快的原理来分离精子的，但是这种方法对于性别比例的改变并不是十分明显，因此存在争议（White et al.， 1984；石磊和岳文斌，2007） 。免疫法是根据 H-Y 抗原特异表达于 Y 精子细胞膜上，利用 H-Y 抗体来检测抗原，但是

6、有研究表明 X 精子也能结合抗 H-Y 抗原抗体，因此，在本质上 X、Y 精子会共享抗原（Zavos，1983；Hendriksen，1999） 。 目前比较理想的方法是流式细胞仪分类法，它是根据 X、Y 精子 DNA含量的微小差异来分离精子的，是当前分离纯度最高的一种方法，一般分离率可达 7090%，而且分离后的精子仍具有发育能力，其主要缺点是分离速度慢、时间较长、成本高难以商业化（冯伯森等，2000；George et al.， 2002； 张明和卢克焕，2003；陆阳清等，2005） 。 2.2 胚胎性别鉴定 胚胎性别鉴定的主要方法有核型分析法，X-相关酶法，免疫学方法，分子生物学方法等

7、。核型分析法通过查明胚胎细胞的性染色体类型为 XX型和 XY 型来鉴定胚胎的性别，该方法准确率高，几乎可达到 100%，但操作繁琐，对胚胎有一定的伤害，不适合生产实际，目前主要用来验证其它性别鉴定方法的准确率（葛宝生等，1998；华进联等，1999） 。X-相关酶法是通过测定与 X 染色体相关的酶活性来鉴定雌性胚胎的一种方法，其依据是：在胚胎发育早期，雌性的一条 X 染色体失活；在胚胎基因组的激活和 X 一染色体失活之间的短暂时期内，雌性的两条 X 一染色体都可以被转录和翻译，这表明在雌性胚胎中与 X 一染色体相连的酶细胞内活性是雄性的两倍，但这种方法中测定次黄漂吟磷酸核糖转移酶对致密桑套胚或

8、囊胚阶段的胚胎应用有困难，难以确定 X 染色体失活的准确时间，并且还具有潜在的细胞毒性（魏雅萍，2003；张传生和杜立新，2001；冯伯森等，2000） 。 免疫学方法是利用 H-Y 抗血清或 H-Y 单克隆抗体检测胚胎上是否存在雄性特异性 H-Y 抗原，从而鉴定胚胎性别的一种方法，它包括间接免疫荧光法和细胞毒性分析法（Hossepian，1993） 。间接免疫荧光法先将胚胎在 H-Y 抗血清或单克隆抗体中培养，再用异硫氰酸盐荧光标记的免疫球蛋白 IgM 处理， 然后在荧光显微镜下检查胚胎是否带有荧光素， 若有则判定为 H 一 Y+胚胎， 不显荧光则为 H 一 Y-胚胎。这种方法虽然不损害胚胎

9、，准确率高，但是具有一定的主观性（冯伯森等，2000） 。细胞毒性分析的原理是在补体存在的情况下，H 一 Y 抗体可以和 H-Y 阳性雄性胚胎结合并使卵裂球溶解，而仍能正常发育的为雌性胚胎。但是这种方法对细胞杀伤作用，已很少采用（冯伯森等，2000；张光勤和李建民，2002） 。分子生物学方法是近十几年发展起来的一种利用雄性特异性 SRY基因和 PCR 扩增技术鉴定性别的一种方法。扩增后经电泳检测，能扩增出序列的为雄性，反之为雌性。这种方法灵敏度高， 准确率高，是目前为止最为理想的胚胎性别鉴定方法之一（魏雅萍，2003） 。 3 性别控制的意义 性别控制具有重大的意义，其一，可以大大提高畜牧业

10、的经济效益。畜牧业生产中不同性别的家畜有不同的用途，因此可运用此技术提高大量雌性个，如奶牛、母鸡的数量，而且可以节约雄性个体在繁殖年度的饲料消耗。相，雄性肉牛，绵羊和猪等增重要快，肉质优良等特点也可通过此技术控制多产雄比后代。并且可以有效的防止牛的异性孪生不育症。其二，可以排除动物群体中的有害基因，预测和控制家畜的遗传和表型性别，增加选育强度，获得最大的遗传进展。其三，控制性别与胚胎移植，胚胎冷冻等技术的应用，可加速濒危动物，珍稀动物的繁殖和保种进程。.性别控制也是体外受精，核移植单精注射及转基因动物的一项配套技术，它的应用必将促进其它生物技术的发展。 我国是个发展中国家，奶、肉人均消费长期曾

11、低于世界平均水平，近年来经济飞速发展，我国对奶、肉的需求量巨增，通过性别控制技术来快速繁殖性别控制后代，能更好地满足社会快速的需求增长（文国艺，2004） 。 4 问题及其发展前景 性别主要是由遗传决定的，目前家畜的性别控制技术已在商业上应用，并且已成为畜牧业发展中的主要技术之一。尽管应用流式细胞仪分离精子已取得了很大进展，但是性别控制技术在生产中的普及还存在许多限制性的因素，如成本高，耗时长，技术要求高等。我们可以通过添加饲料营养或碱性饲料、添加微量元素、按摩阴蒂、提高冷冻精液的解冻温度等措施来提高产雌率（齐义信和李爱芸，2001；赵峰，2002；白海湖，1997；姜忠玲，2004） 。 畜

12、牧业的发展促进了家畜性别控制的研究，目前动物的性别控制技术已取得了一定成果，但距离对生物性别进行有效控制或使用胚胎性别鉴定达到实用化水平还有一定差距。运用流式细胞分离法和 SRY 基因 PCR扩增法是准确而发展前景比较广阔的性别控制方法，但是分离速度较慢，因此，需要提高速度以便在生产中广泛应用，同时加强与体外受精和显微受精技术的结合，从而提高精子的利用率。运用 SRY 基因 PCR 技术鉴定胚胎性别关键在于提高灵敏度减少细胞取样对胚胎的损伤，取样胚胎冷冻后移植妊娠率等。另外， 需要研究家畜 SRY 基因 PCR 扩增试剂盒，使这种方法的操作简单而实用，同时广泛的进行研究运用胚胎工程等学科的前沿

13、技术来提高性别控制的准确率，将在畜牧业上得到广泛的应用。可以相信，随着研究的深入和相关生物技术的发展，效果耿介稳定的性别控制技术是可以实现的，并且哺乳动物的性别控制技术与胚胎移植技术、体外受精技术、胚胎冷冻技术相结合将会共同推动畜牧业产业化的前进。 参考文献： 1George E， Seidel Jr， Duanel. Current status of sexing mammalian spermatozoa. Reproduction，2002， 124（6）： 733-743. 2Hendriksen P J M. Do X and Y spermatozoa differ in pro

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