第七章-性别控制技术案例

性别控制设计方案性别控制设计方案是指通过科学手段进行性别选择或者性别调控的方案。

这一领域主要研究人类生殖系统的工作机制以及相关的技术，以实现对人类生殖过程中性别的操控。

以下是一个性别控制设计方案的示例。

1. 背景介绍和问题陈述：在某些特定的社会、文化背景中，人们对子女性别有特定的偏好，因此需要一种可靠的方法来进行性别控制。

然而，现有的性别控制方法存在一些限制，例如效果不稳定、费用高昂等。

因此，需要设计一种新的性别控制方案来解决这些问题。

2. 目标和原则：设计性别控制方案的目标是实现稳定、可控、经济高效的性别选择或性别调控。

方案应该尽量遵循以下原则：- 安全性：方案应该安全、无副作用，对人体健康无损害。

- 可靠性：方案应该能够稳定地实现性别选择或性别调控。

- 高效性：方案应该在短期内产生可见效果。

- 倫理性：方案应该符合伦理、法律以及社会的道德标准。

3. 设计方案：（1）基因工程方法：利用现代基因工程技术，通过调控胚胎的基因表达模式来实现性别控制。

该方案的优势是高效、可靠，但需要深入研究基因调控机制并解决伦理问题。

（2）荷尔蒙调控方法：通过荷尔蒙的注射或者药物治疗来调控胚胎的性别发育。

该方案的优势是成本相对较低，但需要解决荷尔蒙滥用可能带来的副作用和安全性问题。

（3）体外受精-胚胎筛选法：通过体外受精后，在胚胎发育的早期对性别进行筛选，然后选择性别符合要求的胚胎进行移植。

该方案的优点是操作简便、可控性强，但需要克服胚胎植入率低的问题以及道德争议。

（4）遗传学方法：通过遗传学研究发现性别决定基因，然后设计相应的基因测序方法，以达到性别控制的目的。

该方案的优势是无侵入性，但在实际应用上可能存在技术和伦理等方面的挑战。

4. 实施计划：（1）研究性别决定机制：通过深入研究性别决定机制，探索性别中的关键基因和调控通路。

（2）开发性别控制工具：根据以上的研究成果，开发出可靠、安全、高效的性别控制工具，例如基因工程工具或荷尔蒙调控药物。

性别控制是通过人为地干预并按人们的愿望使雌性动物繁殖出所需性别后代的一种繁殖技术。

可以通过人工授精或体外授精将分离的优良精子注入受体，精子的分离可通过物理、免疫、流动细胞等分离方法进行分离。

授精后，可通过胚胎性别鉴定，如染色质、染色体组型鉴定法、雄性特异抗原鉴定或分子生物学SRY-PCR鉴定。

性别控制对我们的生产、生活都有很重要的作用。

1：可使受性别限制的生产性状（如泌乳性状）和受性别影响的生产性状（如肉用、毛用性状等）能获得更大的经济效益；2：可增强良种选种的强度和提高育种效率，以获得最大的遗传进展；3：对人类来说，通过精子性别的选择，可以避免怀孕一个与X相关隐性疾病的婴儿；对于平衡一个家庭后代的性别比例也将起到积极的作用，从而可以控制人口增长。

两栖爬行动物性别决定的研究进展摘要:两栖爬行动物性别决定的方式有基因型性别决定和环境型性别决定两种类型.本文综述了两种类型的最新研究进展，推测两种性别决定机制在分子水平上可能是一致的，对进一步研究存在的问题作了一定的分析.性别决定和分化机理的研究一直是生命科学的一个热点领域.科学家们经过异常艰苦的研究才逐步揭开了性别决定的神秘面纱.众所周知，哺乳动物的性别是由性染色体决定的，在受精时，带有Y染色体的精子与卵子结合发育为雄性，带有X染色体的精子与卵子结合发育为雌性，X染色体与Y染色体在动物性别决定中似乎具有同等的作用，但随着细胞生物学、分子遗传学、发育生物学等学科的迅速发展，专家们发现，位于Y染色体上的SRY(Sex determing of Y chromosome)基因才是辜丸决定因子TDF(Testis determing factor,Tl)F)的最佳候选基因[ 1]. SRY基因的缺失可以使动物个体发育过程出现性反转(2)，这更进一步证明了SRY基因在性别决定中的重要作用‘可是，两栖爬行动物的许多物种没有性染色体的分化，这说明两栖爬行动物性别决定机制可能具有多样性.目前认为两栖爬行动物性别决定的方式有二:一是基因型性别决定，二是环境型(主要是温度依赖型)性别决定.1、两栖爬行动物基因型性别决定(Gene type sex determination, GSD)两栖爬行动物基因型性别决定遗传学上的证据:基因型性别决定是指子代的性别是通过性染色体来决定的，它不受外界环境的影响，胚胎发育成雌性或雄性的趋向取决于其性染色体的组成，XY型(或zz型)将发育成雄性，而XX型(或zw型)将发育成雌性.哺乳动物是基因型性别决定的代表.二十世纪五十年代以前，两栖爬行动物染色体是否有性染色体的分化，尚未完全清楚，直到1962年sew[31第一次报道了爬行类有异型染色体的存在，继此之后，性染色体在两栖爬行动物中才相继被发现.在蛇类中，性染色体的分化最为明显，其性染色体为zw(或ZZ)型，其分化程度从低等到高等逐渐增高[41.经典的分类和解剖学认为，蟒蛇科是较原始的类群，而游蛇科是由其演化而来的，蝗科又是在游蛇科的基础上进一步发展来的，性染色体的分化也表现这一规律.蛇类的性染色体一般是由核型中的第四对大染色体分化形成.在这种分化中，z染色体一直保持不变，仅w 发生了变化，这种变化主要通过缺失卜倒位及重复等形式而进行[s1蜘蝎类目前已有7科约70多种发现具有性染色体〔6-71.龟鳖目大多缺乏性染色体的分化!8-91鳄目至今未发现有异型染色体〔10-111.两栖类即使有异型染色体分化的种类，也仅在性相关区有分化〔121.在两栖爬行动物中，具有性染色体的物种，其性别是由异型性染色体决定的，或者说是由基因型决定受精卵发育为雄性或雌性;其性别决定机制与哺乳动物和鸟类相似.例如，动胸龟科中沙氏赓香龟与大1!d香龟是具异型性染色体的，雄性为XY型，雌性为XX型;中华大婚蛛也具异型性染色体，雌性为zw型，雄性为zz型.而在虎绞蛙、乌龟、平胸龟、中华鳌等物种中，雌雄个体均未见有异型性染色体的分化，这些物种*基因保守区的克隆及序列分析也显示[13一‘6)，雌雄个体间未有差异，这些物种性别决定为EST)机制.这就从反面证实了性染色体的分化是GSI〕机制的遗传基础.1.2 两栖爬行动物基因型性别决定分子方面的证据有性染色体的分化，为基因型的性别决定提供了物质基础.问题在于，性染色体上存在有众多的基因，其中究竟那一些是性别决定基因，科学家们经过了长期锲而不舍的探索，终于弄清了哺乳动物的雄性性别由Y染色体决定，并证明了Y染色体上有一个控制性别的决定因子又称为肇丸决定因子(TDF)，为解释该因子的作用机理，科学家们又进行了卓有成效的研究，提出了H-Y抗原基因、BMK卫星DNA片段、ZFY基因、SRY基因等为性别决定因子的假说1,17-201，目前，SRY基因作为TDE的最佳候选基因，在学术界已是一个不争的事实.在人类,SRY基因位于Y染色体短臂紧邻拟长染色质区，为单一外显子的DNA片段，这种片段在多种哺乳动物中普遍存在，但不同物种所处位置不尽相同，经研究确认SRY在人类是距边界35Kb(千碱基对)的范围内，小鼠是14Kb.它是一个长约250饰，编码HMGI, HMG2蛋白A,B结构域高度同源的单拷贝基因，编码的蛋白质约80个氨基酸，即HMG(High Mobility Group)盒[1.211，具高度的保守性和特异性.HMG盒是SRY基因编码的蛋白质与DNA发生作用的部位，很多其它基因所编码的蛋白质也被证实有HMG盒.研究发现，在一些XY女性中，由于SRY蛋白的HMG区发生突变，丧失了与靶位点的结合能力，从而导致性别逆转[21.这说明SRY蛋白的DNA结合活性对辜丸发育和雄性性别的决定是必须的，SRY基因是性别决定和分化的开关“基因”.很多基因所编码的蛋白质已被证实有HMG盒，现已把编码蛋白质与HMG盒有60%同源性的基因，称为Sox基因(SRY-related HMG-box gene) [22〕目前已在两栖爬行动物中通过PCR方法克隆出多条，x基因[13-16,233，称Sox 家族.通过对人sox基因序列及其在染色体上位置的比较，发现SRY基因与位于X染色体上的SOX3基因可能原本是一对等位基因，SRY基因由SOX3进化而来，关于SOX3的作用，现在较为广泛接受的观点是SRY与SOX3相互作用调节SOX9[2a1. SOX9基因被定位于人类染色体的17824.1一825.1区域内，是继SRY基因之后发现的关于性别决定的SOX家族的又一成员，它是紧靠着SRY基因的一下游基因，是与性别决定直接相关的基因，它的表达与否直接决定辜丸发育与否:在雄性中，SRY抑制SOX3,SOX9没有SOX3的抑制得以发挥作用，诱导皋丸发育，在雌性中，无SRY, SOX3产物抑制SOX9，因而无肇丸发育.另外，位于X染色体短臂上的DAM 基因可能负责卵巢的分化，并对SRY基因起着剂量上的拮抗作用[25-x61.正常雄性个体DAM 基因只有一个拷贝，不足以抑制SRY基因的表达，正常雌性个体虽然也只有一个活性拷贝，但因为无SRY基因的拮抗作用，所以卵巢得以正常分化.总之，性别决定及性腺分化取决于以上各基因间的相互作用和相互影响，任何一个基因的确失、突变或过量表达都有可能引起性反转或性别分化异常.2 两栖爬行动物环境型性别决定(Environmental Sex Determination, ESD)环境型的性别决定指子代的性别由环境中的影响因子决定(如温度、湿度等)，过去三十多年的研究证明，多数两栖爬行类的性别决定由卵的孵化温度所决定，到目前为止，两栖爬行动物已证实存在ESI〕机制的种类有94种，具ESD机制的物种均无异型染色体的分化.1966年，Charmier第一次报道了温度对爬行类性别分化的影响，他把蝴蝎的卵置于26一27℃下孵化，其子代97.8%为雌性，在29℃下子代100%为雄性，他的发现引起了生物学者的重视，以后在龟类中报道了相似的结果.到1979年，Bull和Vogt在研究了温度对5种龟性别的影响之后〔27-281，才明确提出了温度依赖型性别决定(Temperature Dependent sex Determination, TSD)这一专业名词，使这一问题系统化，并促进了对其研究.目前通常认为TSD机制有三种模式:A型为低的孵化温度产生雌性，高的孵化温度产生雄性，也称FM型.I型正好相反，低的孵化温度产生雄性，高的孵化温度产生雌性，也称1F 型.C型为低温产生雌性，中间温度产生雄性，高温也产生雌性，称FMF型.FM型多存在于鳄类和晰蝎类中;NE型则在许多龟类中存在JMF型在已知的具TSD机制的所有类群中均有发生〔29-301.结合哺乳动物性别决定机制的研究成果，已在两栖爬行动物中分离和鉴定出控制动物性腺发育的有关基因的同源基因有:BMK, H - Y, ZFY同源基因Zfc,SRY同源基因Sox.结合两栖爬行动物性别决定研究的最新成果〔13,16-231，从分子水平上我们可以看出，龟鳖目中，由于没有性染色体的分化.Sox 基因在雌雄个体中共同表达，无性别特异，〕\'S。

1项目概述近年来我国奶牛业取得了长足发展，但与世界平均水平相比仍相当滞后，2006年我国有奶牛1363万头，个体产奶量2380kg，纯种荷斯坦奶牛约360 ~ 420万头，一个泌乳期产奶量在6t以上的纯种荷斯坦奶牛约96万头。

因此，我国良种奶牛目前尚处在数量很少的阶段，如何加速提高良种奶牛存栏量，已成了我国发展奶牛业的关键环节。

家畜的性别控制技术是人工授精、胚胎移植、体外受精和性别控制四大繁殖新技术之一，人们希望让特定性别的家畜进行按需生产。

在自然条件下奶牛的雌雄比为1:1，两性个体对后代的遗传贡献相等，对生殖和进化同等重要。

但在用作经济动物时，雌雄个体的价值则大不相同，因为畜牧生产中许多重要的经济性状都与性别有关，例如：肉、蛋、奶、毛、茸等。

因此，通过人为方法控制出生奶牛的性别有着非常重要的意义。

性别主要是由遗传决定的，即是由性染色体决定。

但染色体理论并非性别决定机制的全部，外部环境中的某些因素也是性别决定机制中的重要条件，这些因素包括温度、光照、营养、激素、体液的酸碱度、输精时间、胎次及年龄等。

当遗传基础和环境条件发生变化时，后代性别也将发生变化。

关于哺乳动物的性别控制，目前主要是利用X, Y精子个体在大小、密度、电荷、DNA含量等方面的差异，采用离心法、电泳法、免疫法等方法分离X,Y精子及胚胎的性别鉴定。

从理论上讲，这类方法最为可靠，但由于受经济、设备、技术、操作要求、技术人员等条件的限制，短期内很难在广大生产单位得到推广应用。

因此，从性别决定机制的环境因素中寻找一条简单可行的性别控制途径成为本课题研究的重点，通过控制母畜的授精环境来达到性别控制的目的。

1.1研究内容1.1.1输精时间对性别影响研究1.1.2子宫内粘液PH值对性别影响研究1.2技术难点和技术关键奶牛性别控制技术规程1.3主要技术经济指标母犊牛出生率达到90%1.4计划进度及考核指标（分年度填写）2010年分别开展输精时间对性别影响的研究、子宫内粘液PH值对性别影响研究，产母率分别达到80%、75%。

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）。

性别控制技术动物的性别控制(sex control)技术是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生物技术。

性别控制技术在畜牧生产中意义重大。

首先，通过控制后代的性别比例，可充分发挥受性别限制的生产性状(如泌乳)和受性别影响的生产性状(如生长速度、肉质等)的最大经济效益。

其次，控制后代的性别比例可增加选种强度，加快育种进程。

通过控制胚胎性别还可克服牛胚胎移植中出现的异性孪生不育现象，排除伴性有害基因的危害。

一、性别控制技术的发展概况性别控制是一项历史悠久而又朝气蓬勃的生物技术。

早在2500年前，古希腊的德漠克利特就提出通过抑制一侧睾丸控制后代性别比例的设想，尽管这种设想非常谎谬，但反映了人类对这一技术的渴望。

性别控制技术与性别决定理论的发展密不可分。

在20世纪随着孟德尔遗传理论的重新确立，人们提出性别由染色体决定的理论。

1923年，Painter证实了人类X和Y染色体的存在，指出当卵子与X精子受精，后代为雌性，与Y精子受精，后代为雄性。

1959年Welshons和Jacobs等提出Y染色决定雄性的理论，后来，Jacobs等在1966年发现雄性决定因子位于Y染色体短臂上。

1989年，Palmer等找到了Y染色体上的性别决定区(sex determing region of the ychomosome，SRY)，它的长度为35kb，编码79个氨基酸，在不同哺乳动物中有很强的同源性。

SRY序列的发现是哺乳动物性别决定理论的重大突破。

尽管SRY序列诱导性别分化的具体机理有待深人探讨，但是它对性别控制技术的发展有重要意义。

目前哺乳动物性别控制的方法有多种多样，但最有效的方法是通过分离X、Y精子和鉴定早期胚胎的性别来控制后代的性比。

二、哺乳动物的性别控制技术(一)X、Y精子的分离1.X和Y精子的差异从20世纪50年代开始，人们就对X和Y精子的大小、带电荷数、密度和活力等作了深入比较研究，但是目前发现除了X精子的染色体的含量高于Y精子和Y染色体上特异的SRY序列外，两者在其他方面没有明显差异。

浅谈性别控制技术摘要：家畜性别的控制与鉴定技术在畜牧业中的作用越来越重要。

本文主要介绍了家畜性别控制技术的一些方法的原理、理论基础和基本方法，并进一步讨论了性别控制技术的研究进展、应用情况、存在的问题及发展前景。

关键词：性别控制、精子分离、胚胎性别鉴定Abstract: Sex control and livestock identification technology in the increasingly important role in animal husbandry. This paper describes the animal control some of the ways gender principles, theory and basic methods, and further discussion of gender control technology research, applications, problems and prospects.Key words: Sex Control，Sperm separation，Embryo sexing动物的性别控制技术是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生物技术，它能显著提高家畜的繁殖效率，一直是生物科学领域的一项重要课题。

1 性别控制技术的意义性别控制在畜牧业中具有重要的生产意义。

第一，在经济方面，通过充分发挥优势性别作用以大大提高经济效益，如运用此技术提高大量雌性个体如奶牛、母鸡的数量，同时节约雄性个体在繁殖年度的饲料消耗，相反亦可通过此技术控制多产雄性肉牛、肉鸡、绵羊和猪等具有增重快、肉质优等特点的雄性后代。

第二，在育种方面，通过性别控制可以增加选择家畜遗传和表型性别的强度,消灭不理想的隐性性状，加快家畜的遗传进展、畜群的更新。

此外，随着分子遗传学和发育生物学以及其他相关科学的发展,性别控制技术将成为胚胎工程中的一项配套技术, 它对各项生物技术的发展和应用都具有重要的促进作用。