实验动物胚胎工程技术

动物胚胎工程的研究进展及在畜牧业中的应用摘要：动物胚胎工程是用人工方法对动物卵母细胞或胚胎进行改造的技术。

胚胎工程技术研究的目的，是对哺乳动物的胚胎在体外进行人为控制操作，让其继续发育，进而获得优良或珍稀动物个体，并应用这类技术进行基础研究和应用开发性研究。

近年来动物胚胎程技术发展迅速，并逐步在畜牧业中推广运用，显示出良好的应用前景。

关键词：胚胎工程；进展；胚胎移植；动物克隆；胚胎干细胞动物胚胎工程是用人工方法对动物卵母细胞或胚胎进行改造的技术，包含胚胎移植、排卵控制、胚胎冷冻保存、体外受精与显微受精、胚胎分割、胚胎性别鉴定、胚胎冷冻保存、动物克隆和转基因动物等内容[1]。

目前，胚胎工程已在遗传学、医学、发育生物学、动物育种学上得到广泛应用。

将动物胚胎工程技术应用于畜牧业生产，取得了巨大的经济效益与社会效益。

一、动物胚胎工程技术的研究进展1、胚胎移植胚胎移植是胚胎工程的一项极其重要的基本技术，采用任何新技术所产生的胚胎，都必须通过胚胎移植才能得到后代。

科学家首先成功移植了兔胚胎，随后小鼠、大鼠及多种哺乳动物的胚胎移植试验相继获得了成功。

胚胎移植技术已被证实是奶牛繁育的一次重大变革，极大提高了优秀母牛的利用率，有利于产生更多优秀后备母牛和更多优质种公牛。

在现场条件下，奶牛的鲜胚移植妊娠率已达到60%～85%，冻胚移植妊娠率达50%～70%。

胚胎移植已在我国高技术研究和有关学科的基础研究中得到广泛的应用[2]。

2 、排卵控制排卵控制涉及排卵时间控制和排卵数量控制。

控制排卵时间的目的是得到特定发育阶段的卵母细胞，如做微注射转基因使用的原核胚。

排卵数量的控制又称为超数排卵[3]，是为了获得更多的卵子。

目前在控制排卵中常用的激素有FSH、LH、PMSG、HCG和PGF2a及类似物。

在正常情况下，哺乳动物一次排卵数极其有限。

经超数排卵处理，排卵数则可增加数倍至10余倍。

因此，在生产上或科学试验中，通过超数排卵处理可获得大量胚胎[4]。

《动物胚胎工程实验教程》王子玉自编南京农业大学动科院2005年8月实验一小鼠卵母细胞的体外成熟实验一、实验目的熟悉雌鼠的生殖器官的结构特点;掌握小鼠的超数排卵方案；掌握从卵巢上扎取未成熟卵母细胞的方法、卵母细胞的分类方法、体外成熟培养方法及核成熟情况和卵丘扩展程度的观察。

二、实验器材和材料1. 器材及药品体视显微镜，手术器械（眼科剪，眼科镊），1mL注射器，胶头滴管，口吸管，CO2培养箱，水浴锅，移液器，枪头，塑料培养皿,记号笔。

操作液（M2），成熟培养液（M－199）,激素(PMSG和HCG)，石蜡油.2．实验动物：3-4周龄昆明系雌性小白鼠，自由采食饮水。

三、实验内容1。

小鼠的超数排卵注射剂量皮下或腹腔注射PMSG 10 IU/只小鼠.注射方法皮下注射：用手指捏住小鼠的头及尾部固定（图1—1)，以酒精棉球消毒其背部，提起皮肤，将注射针头平插刺入皮下，将针头微向上挑起不露出针尖时,再注入药物。

随着药物的推入，在皮下可看到鼓起一个小泡，即证实药物确已注入皮下部位.皮下注射时防止药液从针孔处逸出。

腹腔注射：针头刚进入腹腔后向上挑，防止损伤小鼠腹腔内器官。

注射针头宜选用小号细针头。

注射药物后的小鼠自由饮水、采饲，自然光照。

2.卵巢的采集方法在注射PMSG 后46h 利用颈椎脱臼法处死小鼠（将供体鼠置于饲养笼上,鼠爪自然抓紧笼上铁支架，此时一只手拉紧鼠尾，另一只手食指与拇指压紧鼠颈部,或用镊子压紧颈部即可致死，此为引颈法。

用75%酒精喷湿鼠全身以消毒并防止毛发飞扬）。

将小鼠头部固定，用力牵拉鼠尾，可感到颈椎部位脱臼的振动；也可用食指和拇指直接掐断颈椎致死。

然后用图钉将小鼠呈仰卧姿势固定于小木板上或鼠解剖台上.图1－1 小鼠的固定将处死并固定好的小鼠,在下腹部中间剪开1个小口，一只手抓住鼠尾，另一只手抓住切开的皮肤向头部牵拉直至充分暴露腹部(图1—2）。

剪开腹膜,向前方揭去肠胃内脏，即暴露出生殖器官，可在肾脏后方看到两侧呈乳白色的卵巢及与输尿管相平行的两子宫角（图1—3）。

《胚胎工程实验技术》讲义一、胚胎工程的概述胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

其目的是通过这些技术，对动物的生殖过程进行干预和调控，以获得人类所需的优良品种、生物制品或医疗手段。

胚胎工程是现代生物技术的重要组成部分，它在畜牧业、医学、生物学等领域都有着广泛的应用和重要的意义。

例如，在畜牧业中，通过胚胎移植技术，可以快速扩大优良种畜的种群；在医学领域，胚胎干细胞的研究为治疗多种疾病带来了希望。

二、胚胎工程的实验技术（一）体外受精技术体外受精是指将哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。

其主要步骤包括：1、卵母细胞的采集：可以通过从卵巢中直接采集、从已屠宰动物的卵巢中采集或借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。

2、精子的采集和获能：采集的方法包括假阴道法、手握法和电刺激法等。

采集后的精子需要在体外经过获能处理，才能使精子具有受精能力。

3、受精：将成熟的卵子和获能的精子在适宜的培养液中共同培养一段时间，完成受精过程。

（二）胚胎移植技术胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎，或者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体内，使之继续发育为新个体的技术。

胚胎移植是胚胎工程中的最后一道“工序”，其基本程序包括：1、对供、受体的选择和处理：选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体。

对供、受体进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致，以提高胚胎移植的成功率。

2、配种或进行人工授精：使供体发情排卵，进行自然交配或人工授精。

3、胚胎的收集、检查、培养或保存：配种或输精后第 7 天，用特制的冲卵装置，把供体子宫内的胚胎冲洗出来。

对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。

直接向受体移植或放入液氮中保存。

《动物胚胎工程实验教程》王子玉自编南京农业大学动科院2005年8月实验一小鼠卵母细胞的体外成熟实验一、实验目的熟悉雌鼠的生殖器官的结构特点；掌握小鼠的超数排卵方案；掌握从卵巢上扎取未成熟卵母细胞的方法、卵母细胞的分类方法、体外成熟培养方法及核成熟情况和卵丘扩展程度的观察。

二、实验器材和材料1. 器材及药品体视显微镜，手术器械（眼科剪，眼科镊），1mL注射器，胶头滴管，口吸管，CO2培养箱，水浴锅，移液器，枪头，塑料培养皿，记号笔。

操作液（M2），成熟培养液（M－199），激素（PMSG和HCG），石蜡油。

2．实验动物：3-4周龄昆明系雌性小白鼠，自由采食饮水。

三、实验内容1.小鼠的超数排卵注射剂量皮下或腹腔注射PMSG 10 IU/只小鼠。

注射方法皮下注射：用手指捏住小鼠的头及尾部固定（图1-1），以酒精棉球消毒其背部，提起皮肤，将注射针头平插刺入皮下，将针头微向上挑起不露出针尖时，再注入药物。

随着药物的推入，在皮下可看到鼓起一个小泡，即证实药物确已注入皮下部位。

皮下注射时防止药液从针孔处逸出。

腹腔注射：针头刚进入腹腔后向上挑，防止损伤小鼠腹腔内器官。

注射针头宜选用小号细针头。

注射药物后的小鼠自由饮水、采饲，自然光照。

2.卵巢的采集方法在注射PMSG后46h利用颈椎脱臼法处死小鼠（将供体鼠置于饲养笼上，鼠爪自然抓紧笼上铁支架，此时一只手拉紧鼠尾，另一只手食指与拇指压紧鼠颈部，或用镊子压紧颈部即可致死，此为引颈法。

用75%酒精喷湿鼠全身以消毒并防止毛发飞扬）。

将小鼠头部固定，用力牵拉鼠尾，可感到颈椎部位脱臼的振动；也可用食指和拇指直接掐断颈椎致死。

然后用图钉将小鼠呈仰卧姿势固定于小木板上或鼠解剖台上。

图1－1 小鼠的固定将处死并固定好的小鼠，在下腹部中间剪开1个小口，一只手抓住鼠尾，另一只手抓住切开的皮肤向头部牵拉直至充分暴露腹部（图1-2）。

剪开腹膜，向前方揭去肠胃内脏，即暴露出生殖器官，可在肾脏后方看到两侧呈乳白色的卵巢及与输尿管相平行的两子宫角（图1-3）。

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专题3 胚胎工程 1概念、胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。

2、动物胚胎发育的基本过程（1）精子的发生：补充，精原细胞先进行有丝分裂后进行减数分裂；变形过程中，细胞核为精子头的主要部分，高尔基体发育为顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩为原生质滴直至脱落。

[线粒体为精子运动提供能量] （2）卵子的发生：在胎儿时期，卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞[被卵泡细胞包围]，减一分裂在排卵前后完成，形成次级卵母细胞和第一极体进入输卵管准备受精；减二分裂是在受精过程中完成的。

（3）受精：精子获能（在雌性动物生殖道内）；卵子的准备（排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到减二中期才具备受精能力）；受精阶段[卵子周围的结构由外到内：放射冠、透明带、卵黄膜]，a顶体反应：精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠。

b透明带反应：顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应[它是防止多精子入卵受精的第一道屏障]；c卵细胞膜的封闭作用：精子外膜和卵黄膜融合，精子入卵后，卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程[它是防止多精子入卵受精的第二道屏障]；精子尾部脱落，原有核膜破裂形成雄原核，同时卵子完成减二分裂，形成雌原核[注意：受精标志是第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子]。

（1）受精场所是母体的输卵管。

（2）胚胎发育：a卵裂期：细胞进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积不增加；b桑椹胚：32个细胞左右的胚胎[之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能属全能细胞]；c囊胚：细胞开始分化，其中个体较大的细胞叫内细胞团将来发育成胎儿的各种组织；而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘；胚胎内部逐渐出现囊胚腔[注：囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化]；d原肠胚：内细胞团表层形成外胚层，下方细胞形成内胚层，由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。

名词解释（47个）1.胚胎工程（Embryos engineering）：是生物工程的一个分支，是动物生物工程的主干。

它是以胚胎移植为基础，通过人工操作胚胎，定向改变动物性状，使之为人类造福的一系列生物技术总称。

2.原始生殖细胞：是产生雄性和雌性生殖细胞的早期细胞,起源于原肠期胚胎的上胚层，细胞较大、呈碱性磷酸酶阳性。

3.精子发生：精子在曲细精管经多次分裂，产生特殊细胞，最终成为精子的过程。

4.精子顶体反应：指精子头部前端与卵子透明带接触以后，通过配体受体相互作用，顶体脂膜和顶体外膜的融合，顶体内小泡囊泡化，顶体内膜暴露，释放顶体酶熔蚀放射冠和透明带的过程。

5.卵子发生：由卵原细胞分化为成熟卵子的过程叫做卵子发生。

它包括三个时期：增殖期、生长期和成熟期。

6.受精：受精是两性配子相互融合，形成一个新的细胞——合子的过程。

它标志着胚胎发育的开始。

7.合子：（zygote）：有性生殖生物的雌雄配子结合后形成的新的细胞统称为合子。

高等生物卵式生殖所形成的合子又称为受精卵。

8.桑椹胚（Morula）：是指一个受精卵经过多次分裂，形成由32个左右细胞组成的细胞团。

其属于动物胚胎发育的早期阶段，里面的细胞还是全能细胞。

9.囊胚（blastula）：指的是内部产生囊胚液、囊胚腔的胚胎，囊胚中所有细胞都没有开始分化，这个阶段之后胚胎开始出现分化。

10.内细胞团（Inner cell mass，ICM）：是大多数真兽类哺乳动物在胚胎发生中的一个早期阶段，又称胚细胞（embryoblast）。

是一团位于初期胚胎中的一个细胞团块，也是最后将会发育成为胎儿的部位。

11.透明带反应：精、卵结合后，透明带的结构发生变化，阻止了其它精子穿越透明带，保证了正常的单精受精。

12.卵黄膜反应：当第一个精子进入卵黄膜之后,会引起卵黄膜的紧缩、增厚,阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精13.生殖激素：直接作用于生殖活动，以调节生殖过程为主要生理功能的激素。

动物胚胎工程
动物胚胎工程是一种利用基因编辑技术和胚胎移植技术来改变动物基因组的方法。

它可以用于研究基因功能、疾病模型建立、生物医学研究等领域。

具体操作包括：
1. 基因编辑：利用CRISPR/Cas9等技术在胚胎中精确地编辑目标基因，使其发生突变或被替换成其他基因。

2. 胚胎移植：将编辑后的胚胎移植到母体中，使其发育成为具有目标基因改变的动物。

3. 繁殖：通过繁殖，将目标基因改变传递给下一代动物，从而建立基因突变模型。

动物胚胎工程技术可以用于研究基因功能、疾病模型建立、药物筛选等领域。

同时，也引发了一些伦理和安全问题，需要进行严格的监管和评估。

简述胚胎工程技术的发展历程及应用摘要胚胎工程是我们高中生物的重要知识点，基于对课本知识的进一步理解和相关文献资料的收集整理，文章简述了胚胎工程技术的发展历程，对其在畜牧业上的应用进行了分析，从而让我们对胚胎工程有了更全面的认识和了解。

关键词胚胎工程；移植；分割；转基因1 胚胎工程的定义胚胎工程主要是对哺乳动物的胚胎进行某种工程技术操作，然后让其继续发育获得人们所需要的成体动物的一种技术。

对动物早期胚胎所进行的多种显微操作和处理技术。

包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术[1]。

2 胚胎工程技术的发展历程2.1 胚胎移植哺乳动物的胚胎移植始于1890年，当时英国剑桥大学Heape首次获得兔受精卵移植的成功。

Heape的成功，第一次证实了受精卵在寄主体内发育的可能性，从而奠定胚胎移植的生理学基础和原则。

19世纪30年代以后，胚胎移植成为生物科学研究的主要方向之一，几种家畜如绵羊（1934）、山羊（1949）、猪（1951）、牛（1951）和马（1973）都相继获得移植成功。

但这一时期，胚胎移植主要停留在实验室水平和鲜胚的移植上。

其原因是移植过程中，手术操作常常会对受体和供体造成不良影响，甚至影响供体以后的生殖能力，同时胚胎来源途径少，使移植失去了生产意义。

60年代以后，随着畜牧业的发展和繁殖基础理论研究的深入，人们开始采用激素对供体进行超数排卵处理，对受体进行同期发情处理。

尤其是Sugie（1972 年）设计成功非手术采卵方法，推动了胚胎移植技术的成熟和胚胎移植的商品化。

1971年，世界上出现了第一个胚胎移植的商业运作公司。

2.2 胚胎分割胚胎分割是继冻胚移植之后对胚胎处理的又一新技术。

胚胎分割始于六十年代，它是通过对胚胎进行显微手术，人工制造同卵双胎或同卵多胎是胚胎移植中增加胚胎来源的一个重要途径。

同时，还有利于良种扩群；可培养同卵孪生动物，为药学、医学、生物学试验提供试验动物，获得更准确研究结果，对科学实验和生产应用都有重要意义。

专题 3 3 胚胎工程胚胎工程是指对动物_早期胚胎_或配子___所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。

1890 年，英国剑桥大学的生物学家将纯种安哥拉兔的两个 4 细胞胚胎移入一只纯种比利时兔的输卵管内，成功地产下两只纯种安哥拉子兔。

这个实验首次证实_同种动物的胚胎在异体动物体内发育的可能性。

3.1 体内受精和早期胚胎发育精子的发生哺乳动物精子的发生是在睾丸内完成的。

雄性动物从_初情期__（相当于人的青春期）开始，直到生殖机能衰退，在睾丸的_曲细精管__内不断进行着生殖细胞的增殖，源源不断地产生精子。

各种家畜精子发生的过程大体可以分为三个阶段。

第一阶段，位于曲细精管管壁的精原细胞进行数次_有丝分裂__，产生大量的精原细胞，其中部分精原细胞经过染色体复制和其他物质的合成，进一步形成初级精母细胞。

第二阶段，初级精母细胞连续进行两次分裂（即减数分裂，包括 M Ⅰ和 MⅡ）；第一次分裂产生两个_初级精母细胞_，每个次级精母细胞再分裂一次产生两个含_单__倍染色体的_精子细胞______。

第三阶段，圆形的精子细胞经过变形，其中的细胞核变为_精子头的主要部分__，高尔基体发育为_头部顶体__，中心体演变为_精子的尾_，线粒体聚集在尾的基部形成_线粒体鞘___。

同时，细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做原生质滴，随精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。

对于多数家畜来说，精子在睾丸内形成的时间为两个月左右。

卵子的发生卵子的发生是在雌性动物的卵巢内完成的。

动物的胚胎在_性别分化__以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞，就通过_有丝分裂__的方式不断增加其数量，并进一步演变为初级卵母细胞，这时，它被_卵泡_____细胞包围，形成卵泡。

初级卵母细胞需经过减数分裂才能变为成熟的卵子。

减数第一次分裂是在雌性动物__排卵__完成的，其结果产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入_输卵管__，准备与精子受精。

动物胚胎工程技术动物胚胎工程技术这事儿啊，可有点意思。

一、适用范围这技术适用的范围可广了去了。

像那些畜牧业的养殖场，想要培育优良品种的家畜，就可以用到动物胚胎工程技术。

比如说牛啊、羊啊这些常见的家畜。

还有在科研领域呢，研究动物的发育、遗传啥的，这技术也是个得力助手。

就好比你想知道一个种子是怎么长成大树的，这胚胎工程技术就是研究动物从胚胎到出生这个过程的“放大镜”，让咱们能看得更清楚。

二、引用标准在制定动物胚胎工程技术相关的规程时，那可是有根有据的。

比如说国家标准里关于动物实验的一些基本要求啊，像动物的福利标准，不能让动物在实验过程中受到不必要的痛苦，这就像我们做人得有道德底线一样。

还有行业内的一些标准，例如在胚胎移植操作中的无菌标准，这就如同我们吃饭得讲卫生，不干净的东西吃进肚子里准得生病，不按这个无菌标准操作，胚胎也容易出问题。

三、术语和定义咱先说这个“胚胎移植”吧，简单理解呢，就像是搬家。

把胚胎从一个“房子”（供体母畜）搬到另一个“房子”（受体母畜），不过这个搬家可讲究了，得小心翼翼的，就像搬易碎的瓷器一样。

再说说“胚胎分割”，这就好比把一个大蛋糕切成几块，不过这可不是随便切的，每一块都得保证能正常发育成长，就像每一块蛋糕都得是完整美味的才行。

四、职责分工这里面涉及到不少“角色”呢。

科研人员那肯定是主力军啦，他们得掌握专业的知识和技术，就像厨师得精通厨艺一样，负责整个胚胎工程技术的操作流程，从胚胎的采集、处理到最后的移植，每一步都得精心操作。

还有养殖场的工作人员啊，他们得照顾好供体和受体的母畜，这就像照顾自己的孩子一样细心，得保证母畜吃得好、住得舒服，这样胚胎才能健康发育。

另外，质量监管人员也不能少，他们得像裁判一样，严格监督整个过程，看看是不是符合标准。

五、具体流程步骤先从胚胎的采集说起吧。

这就像采果子一样，得找准时机。

对于家畜来说，要在母畜发情后的特定时间段采集胚胎，这个时候的胚胎就像成熟刚好的果子，质量最好。

胚胎工程（二）技术手段【学习目标】1、简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

2、简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。

3、举例说出胚胎移植和胚胎分割。

4、关注胚胎工程的研究进展和应用价值。

【要点梳理】要点一、体外受精1．原理人工模拟体内环境（包括营养、温度、PH等），使初级卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精和胚胎保存。

哺乳动物体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等主要步骤。

2.卵母细胞的采集3.精子采集和获能（1）收集精子的方法：假阴道法、手握法和电刺激法要点诠释①假阴道法是用特制的假阴道，满足雄性动物交配时对压力、温度和润滑度的要求。

同时要配备有与采精动物相适应的台畜，训练动物爬跨台畜，借假阴道收集精液。

②手握法是通过徒手或戴乳胶手套的手，直接把握雄性动物阴茎，施以适当压力和刺激引起射精，并收集富含精子的精液。

③电刺激法是采用特制的电极伸入动物的直肠，直接刺激位于腰荐部的射精中枢神经，引起射精，此方法多用于野生或某些经济动物。

（2）精子获能的处理方法：在体外受精前，必须先对精子进行获能处理，诱导方法有：4.体外受精获能的精子和培养成熟的卵子可以在获能液或专用的受精溶液中完成受精过程。

要点二、胚胎的早期培养早期胚胎一般指可用于移植的胚胎，在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。

（1）培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力。

（2）胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清、抗生素等，两者都是液体培养基。

植物组织培养则为固体培养基，其中加入琼脂，所需植物激素主要是生长素和细胞分裂素两大类。

（3）移植方式：当胚胎发育到适宜的阶段时，冷冻保存或移植到受体动物子宫内培养。

（4）试管动物生产流程：要点三、胚胎移植 1. 胚胎移植的概念（1）胚胎移植的概念：是指将雌性动物的早期胚胎，或者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。