家畜性別控制技術(shù)的應(yīng)用

趙 玥蔣宏偉　李成虎

（1.陜西省漢中市漢臺(tái)區(qū)畜牧獸醫(yī)技術(shù)推廣中心，陜西漢中 723000；2.陜西省漢中市漢臺(tái)區(qū)畜牧獸醫(yī)技術(shù)推廣中心，陜西漢中 723000；3.陜西省漢中市漢臺(tái)區(qū)畜牧獸醫(yī)技術(shù)推廣中心，陜西漢中 723000）

家畜性別控制技術(shù)的應(yīng)用

趙 玥1蔣宏偉2李成虎3

（1.陜西省漢中市漢臺(tái)區(qū)畜牧獸醫(yī)技術(shù)推廣中心，陜西漢中 723000；2.陜西省漢中市漢臺(tái)區(qū)畜牧獸醫(yī)技術(shù)推廣中心，陜西漢中 723000；3.陜西省漢中市漢臺(tái)區(qū)畜牧獸醫(yī)技術(shù)推廣中心，陜西漢中 723000）

畜牧生產(chǎn)中，人為控制家畜出生性別可降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。作者綜述了國(guó)內(nèi)外家畜性別控制的生物學(xué)機(jī)制、途徑、方法及存在的問(wèn)題和發(fā)展前景，為性別控制技術(shù)在家畜實(shí)際生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

家畜性別控制流式細(xì)胞分離胚胎性別綜述

家畜性別控制是指以獲得指定性別的后代為目的，運(yùn)用人為技術(shù)手段干預(yù)母畜生殖過(guò)程的生物學(xué)技術(shù)，其在畜牧生產(chǎn)中具有重要意義。不同畜禽的雌雄性后代在生產(chǎn)過(guò)程中所表現(xiàn)出的價(jià)值有差異，如肉用動(dòng)物雄性生長(zhǎng)速度快，蛋奶用動(dòng)物雌性后代價(jià)值高，及時(shí)淘汰或終止不需要性別的動(dòng)物，可提高畜牧業(yè)生產(chǎn)效益；在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)中，雌性動(dòng)物利用價(jià)值高，雄性動(dòng)物利用價(jià)值低，可提高所需性別的利用價(jià)值；選育過(guò)程中，根據(jù)品種性別特性差異繁育后代，提高選育強(qiáng)度；通過(guò)性別預(yù)測(cè)，控制伴性遺傳病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)等。

1　性別決定基因

1.1SRY基因早期研究

McClung（1902）通過(guò)對(duì)蝗蟲(chóng)精細(xì)胞的研究，最先提出了性別決定的染色體理論。Lush（1925）用分離的兔X和Y精子受精，但后代的性別比例無(wú)顯著改變。伴隨細(xì)胞遺傳學(xué)的發(fā)展，推動(dòng)性控技術(shù)有了進(jìn)一步發(fā)展。Welshons等（1959）發(fā)現(xiàn)體性別決定因子是Y染色。伴隨人工授精和胚胎移植技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，性別控制的研究進(jìn)入分子水平。Sinclair等（1990）發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物Y染色體短臂上存在SRY基因。Koopman等（1991）將含有SRY基因的Y染色體片段作為外源基因?qū)氪菩孕∈笈咛ブ?，使得部分雌性小鼠發(fā)育成雄性，從而證明SRY基因是哺乳動(dòng)物的性別決定主宰基因。

1.2SPY基因作用機(jī)理

未分化的性腺中胚層處于中性，如果存在Y染色體，則存在SRY基因，通過(guò)轉(zhuǎn)錄使性腺發(fā)育成為睪丸，產(chǎn)生雄性個(gè)體。反之，使得性腺原基發(fā)育為卵巢，產(chǎn)生雌性個(gè)體。

2　性別控制的途徑

家畜性別控制主要有3種途徑：一是受精之前，通過(guò)體外分離X、Y精子決定后代的性別；二是受精之后，鑒定胚胎性別，選擇所需性別的后代；三是受精前調(diào)節(jié)母畜子宮的內(nèi)環(huán)境，抑制Y染色體與卵子結(jié)合。目前，前兩種途徑是家畜性別控制主要采用的途徑。

3　性別控制的方法

3.1X、Y精子分離

X和Y染色體決定動(dòng)物的性別。根據(jù)X、Y精子的比重、形態(tài)、膜電荷、抗原性、對(duì)酸堿的敏感性、運(yùn)動(dòng)性等生物學(xué)差異，早期人們運(yùn)用沉降法、電泳法、免疫學(xué)分離法等諸多方法進(jìn)行X、Y精子的分離。目前，流式細(xì)胞儀分離法被認(rèn)為是最有效的精子分離方法。

3.1.1流式細(xì)胞分離法

流式細(xì)胞儀分離法根據(jù)X、Y精子的DNA含量不同進(jìn)行分離。X精子的DNA含量大于Y精子，通過(guò)熒光染色，X精子吸收的染料多于Y精子，呈現(xiàn)的熒光效果明顯強(qiáng)于Y精子，從而區(qū)分了X、Y精子，繼而利用計(jì)算機(jī)控制X精子帶上正電荷，Y精子帶上負(fù)電荷，在高壓電場(chǎng)的作用下，利用X、Y精子偏轉(zhuǎn)方向不同，從而達(dá)到分離目的，分辨率可達(dá)90%。據(jù)報(bào)道，流式細(xì)胞儀在豬、牛、羊以及人的應(yīng)用過(guò)程中均獲得良好的效果，精子分離純度可達(dá)85% ～95%。王建國(guó)等用流式細(xì)胞分離法獲得的性控凍精對(duì)奶牛進(jìn)行人工授精，母犢出生準(zhǔn)確率為93.3%，極顯著高于普通凍精的母犢率。梁明振等利用流式細(xì)胞分離法獲得國(guó)內(nèi)首批性別控制的仔豬，仔豬性別與預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率達(dá)100%。

3.1.2其他分離法

沉降法是依據(jù)X、Y精子比重的不同進(jìn)行分離，但精子比重會(huì)受其成熟度影響；電泳法是以精子表明帶電荷量不同進(jìn)行分離，但試驗(yàn)準(zhǔn)確率較低，重復(fù)性較差；免疫學(xué)分離法是利用Y精子能表達(dá)H-Y抗原進(jìn)行分離，將精子分離成（H-Y）Y精子和（H-Y）X精子，但精子活力受精子處理的時(shí)間較長(zhǎng)的影響，引起受胎率下降。

3.2胚胎性別鑒定

胚胎性別鑒定主要有分子生物學(xué)方法、細(xì)胞遺傳學(xué)方法和免疫學(xué)方法三種鑒定方法，通過(guò)選擇特定性別胚胎移植給受體，從而獲得發(fā)育成熟的個(gè)體。

3.2.1分子生物學(xué)方法

分子生物學(xué)方法是通過(guò)檢測(cè)Y染色體上是否存在SRY基因來(lái)鑒別家畜胚胎性別的一種重要方法，有則判斷為雄性，無(wú)則判斷為雌性。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為準(zhǔn)確率高、檢測(cè)效率高、用時(shí)短、可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。具體方法包括雄性特異DNA探針?lè)?、熒光原位雜交法、RAPD法、PCR擴(kuò)增法、LAMP法。由于DNA探針?lè)▽?duì)胚胎損傷較大，鑒定時(shí)間較長(zhǎng)；熒光原位雜交法使用熒光素對(duì)胚胎具有一定毒性，影響胚胎成活率；RAPD法具有重復(fù)性差等問(wèn)題，導(dǎo)致難以在生產(chǎn)實(shí)際中進(jìn)行推廣和應(yīng)用。相比較之下，PCR擴(kuò)增法和LAMP法是具有商用價(jià)值的胚胎性別鑒定法。

3.2.2細(xì)胞遺傳學(xué)方法

細(xì)胞遺傳學(xué)方法是經(jīng)典的胚胎性別鑒定方法，準(zhǔn)確率可達(dá)100%。胚胎的核型分為XX型和XY型，在早期胚胎發(fā)育過(guò)程中，雌性家畜的兩個(gè)X染色體中的一個(gè)處于暫時(shí)失活的狀態(tài)，并形成巴氏小體。細(xì)胞遺傳學(xué)方法就是根據(jù)這一原理，通過(guò)判斷是否有巴氏小體來(lái)確定胚胎的核型，從而鑒定胚胎性別。此方法雖然準(zhǔn)確率高，但就實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用來(lái)看，存在胚胎浪費(fèi)大、重復(fù)性差和耗時(shí)長(zhǎng)、技術(shù)要求高等方面的缺點(diǎn)。一般情況，只有在驗(yàn)證其他性別鑒定方法的準(zhǔn)確率的時(shí)候才會(huì)用到。

3.2.3免疫學(xué)方法

免疫學(xué)方法是利用H-Y抗血清或H-Y單克隆抗體檢測(cè)胚胎上是否存在雄性特異性H-Y抗原，從而對(duì)胚胎性別進(jìn)行鑒定的一種方法。間接免疫熒光法、細(xì)胞毒性分析法和囊胚形成抑制法三種檢測(cè)H-Y抗原的方法中，間接免疫熒光分析法是較為有效的對(duì)胚胎H-Y抗原檢測(cè)方法，該方法首先將胚胎在H-Y抗血清或H-Y單克隆抗體中進(jìn)行培養(yǎng)，然后用異硫氰酸鹽熒光素標(biāo)記的第二抗體處理，最后在熒光顯微鏡下觀察，無(wú)熒光者為雌性胚胎，有熒光者為雄性胚胎。

3.3母畜受精環(huán)境控制法

通過(guò)調(diào)節(jié)母畜陰道內(nèi)環(huán)境的pH值和控制授精時(shí)間，來(lái)達(dá)到控制性別的目的。黒木常春（1978）將用生理鹽水將精氨酸分別稀釋成10%、5%、3%三種濃度，在輸精前20～30min內(nèi)分別注入母畜陰道內(nèi)，每種濃度注射量均為1 ml，結(jié)果表明，使用5%精氨酸的母畜產(chǎn)雌率最高；齊義信等在奶牛排卵前8～10h內(nèi)輸凍精，產(chǎn)母率達(dá)到76.0%，排卵前后2h之間輸凍精，產(chǎn)公率達(dá)到72.8%。

4　存在問(wèn)題及展望

家畜性別控制技術(shù)對(duì)畜牧業(yè)的影響意義重大，該技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中得以應(yīng)用，會(huì)巨大提升畜牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。目前，家畜性別控制的方法有很多，從精子物理分離技術(shù)方面來(lái)看，流式細(xì)胞儀分離法相對(duì)于其他方法對(duì)精子的損害程度小，但受其成本價(jià)格高等因素制約難以在實(shí)際生產(chǎn)中普遍應(yīng)用。從胚胎性別鑒定方面來(lái)看，細(xì)胞遺傳學(xué)方法存在胚胎浪費(fèi)的弊端，免疫學(xué)方法的檢測(cè)準(zhǔn)確率相對(duì)較低，運(yùn)用PCR等分子生物學(xué)方法檢測(cè)耗時(shí)較長(zhǎng)，且對(duì)環(huán)境有一定污染。因此，研究者需要不斷探索，尋求靈敏度和準(zhǔn)確性更高、操作簡(jiǎn)便、對(duì)胚胎傷害小的性別鑒定方法。

[1]李平，霍明東，周景明.家畜性別控制技術(shù)的研究進(jìn)展[J］.中國(guó)畜牧獸醫(yī)，2008，（5）：145-148.

[2]梁明振，盧克煥.動(dòng)物性別控制研究現(xiàn)狀[J］.上海畜牧獸醫(yī)通訊，2002，（4）：6-9.

[3]孟醒，張正茂，趙強(qiáng).家畜早期胚胎性別鑒定技術(shù)的研究進(jìn)展[J］.青海畜牧獸醫(yī)雜志，2015，（5）：49-53.

[4]齊義信，李愛(ài)蕓，齊魯泉，等.家畜性比的綜合控制技術(shù)[J］.中國(guó)奶牛，2001，（5）：32-34.

趙玥（1986-），男，本科，陜西漢中人，助理畜牧師，主要從事動(dòng)物疫病防控和畜禽養(yǎng)殖技術(shù)推廣工作。