摘要:家畜(牛、马、猪和羊等)、实验动物(小鼠和大鼠等)及野生的虎、豹、狐、狼等都是雌、雄异体动物,胎儿在母体内度过早期的发育阶段,出生后还要依靠母体哺乳生长一段时间,因此称为“哺乳类动物”(mammals)。生物生殖的目的是繁衍与自己相同的子孙后代,因此作为生物生存的一部分,生殖机能也同样要受到环境的影响,同时生物在这种适应过程中也发生了生殖方式的进化,以便更加适应于生存环境。哺乳动物为典型的有性生殖,特点是胎生、哺乳,是最完善,也是最复杂的生殖方式。一般来说雄性动物在生殖上的功能主要是产生精子并通过交配与母体内产生的卵子结合受精,而雌性动物则主要在产生卵子的同时负责胚胎在体内的发育、直至分娩和出生后的幼体哺乳。本文分析了家畜繁育生物技术研究开发与产业化推广应用。
关键词:家畜繁育;生物技术;推广应用;
胚胎移植(embryotransfer,ET)技术是从20 世纪70 年代兴起的另一项生殖生物工程实用化技术,在短短的40 多年中,胚胎移植技术已经广泛地应用于人类不育症的治疗、家畜的育种改良和珍希野生动物的繁殖等领域并发挥了巨大的作用。随着相关领域的研究发展,生殖生物工程技术越来越多的应用到家畜,包括人工授精、胚胎移植、体外受精、动物性别控制、动物克隆、转基因动物、干细胞研究等组成的多元化的生殖生物工程技术,统称为繁育生物技术。
一、概念
迄今为止对繁殖生物技术的概念比较常见的表达有两种:其一定义为“那些允许人们在微观上认识和控制生物遗传与繁殖过程的技术”;其二界定为“能工业规模设计、经营和开发微生物、动物、植物以及动植物组织、器官、细胞的生物学特性和功能,为人类提供产品和服务的新兴技术”。
2.繁殖生物技术的特点。繁殖生物技术是人类最古老的生物工程之一,是当前产业革命和知识经济中的高新技术之一,现代生物技术的优越性主要表现在,它的大部分过程是在常温常压下进行的,可以节约资源和能源,甚至不需要大量的附属设备。因此,可以节省大量的费用,减少对环境的污染。更重要的是生物资源具有可循环性,对于当前世界性的资源日趋枯竭,环境不断恶化的严峻形势来说,无疑是一项具有重要意义的发展战略。
二、家畜繁育生物技术研究开发与产业化推广应用
1.人工控制母畜繁殖周期。经过科学人员的长期实践,在生物技术下,生产出来多种多样的药物,由于这些药物在实践过程中,达到了良好的效果,从而得到了广泛应用,药物的优势具体表现在:能够对母畜繁殖周期进行有效控制,如此一来,就可以对母畜的繁殖周期进行准确掌握,从而使养殖人员可以选择适当的时间对母畜进行输精,这样就大大提高了母畜的受精率。在母畜产后,人工进行催情,能够大大缩短母畜的胎间距,进而提高养殖户的经济效益。
2.体外受精。体外受精指的是在人工辅助下,将家畜的精子和卵子在外部环境下,完成受精过程。体外受精是近年来研发出来的新技术,由于该技术不够成熟,很多技术瓶颈还没有突破,因此,在家畜育种中的应用并不广泛。目前,生物工程学家把注意力转移到了家畜活体取卵以及特定时期进行体外培养等新路径。相信在胚胎工程学家的不断研发中,不久的将来,上述技术一定能够取得瞩目成就,并得到广泛应用。
3.克隆技术。克隆技术是在生物技术的条件下实现的,主要是通过无性生殖来产生与原个体相同基因组织后代的过程,是无性繁殖,这个繁殖过程称之为克隆技术。克隆一词出现的时期较早,但是克隆技术在1996年才得以实现。在克隆技术下,得到的每一个家畜其基因都是相同的,值得注意的是,由于是无性繁殖,因此,克隆技术并不能进一步扩大家畜的群体基因库,只能够进行基因复制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前,对于家畜克隆的方法主要有卵母细胞中卵裂球细胞核的移植以及胚胎分割。
4.人工授精。近年来,随着科学技术水平的不断提高,人工授精技术得到了逐步完善,并取得了较为瞩目的成绩,在诸多家畜育种繁殖生物技术中,是使用最普遍同时也是最重要的技术之一。人工授精在家畜育种中取得了下列成果:其一,将精液在低温状态下进行冷藏,打破了精液使用时的时间和地域限制,有利于进一步扩大优良家畜的繁殖育种;其二,将冷冻的公畜精液进行传递,能够实现后裔测定公畜与不同地区、不同群体的母畜进行交配,进而能够获得更多的育种;其三,在人工授精技术下,一些品质优良的公畜后代得以延续,大大提高优良后代的占有率,并扩大其在群体中的影响;其四,传统繁殖,公畜的配种存在较大的限制,在人工授精技术下,可以大大增加公畜的配种任务,也就是说,在公畜数量相同的情况下,采用人工授精技术,公畜能够与更多的母畜进行配种;其五,对公畜精液进行冷藏,还能最大程度保证家畜品种资源。
5.胚胎移植与MOET核心群育种体系。据相关实践表明,对母畜进行超数排卵处理,在母畜黄体期间,在母畜的体内注入促性腺激素及前列腺素,可诱发动物更多的卵细胞成熟,并且有助于母畜排卵,因此,可以将储备的生殖细胞进行充分利用。在超数排卵环节完成之后,接下来对母畜进行授精、采胎、胚胎检验、胚胎培养和保存等多项工作,在公畜发情期内,将正常发育的胚胎进行移植,置入其生殖道内。这项技术的基础是超数排卵,对家畜的育种主要还是通过胚胎移植。
6.性别控制与胚胎性别鉴定。为了提高家畜的繁殖率,需要对胚胎移植进行鉴定,可以将2枚胚胎植入到1头受体家畜中。通过对移植胚胎进行鉴定,能够有效避免异性双胞胎不育的情况。
7.转基因动物。转基因动物是指将体外重组DNA移植到胚胎细胞中,并最终发育成家畜个体,转基因技术与克隆技术的最大区别在于,转基因技术下,家畜可进行后代繁殖,并且基因一致,当把移植的重组DNA整合到受体基因中,能够产生蛋白质。转基因技术涉及到大量的生物学理论,因此,生物工程学家始终将其作为研究重点,并且随着该技术的不断成熟,一定会成为最主要的家畜育种繁殖生物技术。
三、展望
最早的家畜繁育生物技术应用是从20 世纪60 年代开始的牛人工授精,它为牛的品种改良作出了巨大贡献,到目前为止也是应用数量最多、产业效益最大、推广应用最成功的家畜繁育生物技术。胚胎移植技术目前比较成熟,但是由于成本较高主要用于品种引入或国际间的品种交流。克隆技术目前虽然在大部分家畜取得成功,但由于尚存在许多基础理论问题悬而未决仍然处于应用研发阶段。动物转基因技术在我国的几种大动物也取得了成功,目前国家已开展其生物安全性评价,但是介于目前食品安全的社会舆论质疑,国家的态度非常谨慎,因此很难在短时间内产业化应用。从目前我国的家畜产业发展和需求来看,如奶牛需要大量的良种母犊和高遗传品质的种公牛、肉牛行业需要经济效益更高的公犊和高遗传品质的种公牛,绒山羊养殖和我国养鹿业需要繁育更多的雄性后代,因此性别控制为基础的人工授精技术仍然是行业需求的主流技术。与此同时,转基因、克隆和动物干细胞技术在我国家畜育种方面具有潜在的产业价值和应用前景,预计在未来会对我国畜牧业发展产生重要的影响。
就目前来看,繁殖生物技术多种多样,各有优势,但是,还没有一项技术足够成熟,在生物工程学家的不断探索过程中,这些技术一定会逐渐得到完善,更好地应用到家畜育种中,为家畜育种提供强有力的技术支撑。
参考文献:
[1]王建国,李喜和,郭旭东,等. 白绒山羊性控胚胎生产及移植应用研究初探[J]. 中国畜牧兽医,2016,36(1):65 -67.
[2]王英. 繁殖生物技术在家畜育种中的应用. 中国畜禽种业,2016(9).
[3]李贞. 生物技术在家畜繁殖中的应用. 新疆畜牧业,2016(6).
论文作者:宋伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/25
标签:家畜论文; 母畜论文; 胚胎论文; 公畜论文; 生物技术论文; 技术论文; 人工授精论文; 《基层建设》2018年第15期论文;