“哺乳动物胚胎玻璃化冷冻保存技术研究与应用”取得突破性成果

动物科技学院动物繁殖教研室的自选研究课题“哺乳动物胚胎玻璃化冷冻保存技术的研究与应用”于１９９９年１２月１８日通过鉴定。专家委员会认为:该项目在系统研究哺乳动物胚胎对几种常见抗冻剂的耐受性和细胞膜通透性的基础上,结合抗冻剂的化学特点,研制出在常温下高效、低毒的冷冻保护液ＥＦＳ和ＧＦＳ,并建立了简易、快速、稳定的胚胎玻璃化冷冻技术方法。运用这种技术方法已成功地对小鼠、家兔、绵羊和牛的体内、外受精胚胎及显微操作胚胎进行了玻璃化冷冻保存。冷冻胚胎解冻后的体内、外继续发育率高于国内同类研究水平,达到或超过本…     

牛胚胎冷冻技术及冷冻保护剂研究进展

胚胎冷冻保存是胚胎移植过程中重要的步骤之一,在地方牛品种遗传资源保护方面具有广泛的应用价值。当前胚胎冷冻技术有3种,一是慢速冷冻法,二是快速冷冻法,三是玻璃化冷冻法,冷冻保护剂可分为细胞内液冷冻保护剂、细胞外液冷冻保护剂与抗冻蛋白。该文综述了国内外牛胚胎冷冻技术及冷冻保护剂的研究进展,旨在为相关从业人员提供技术参考。     

鱼类卵母细胞玻璃化冻存的研究进展及前景展望

玻璃化冻存是指利用一种或多种高浓度冷冻保护剂(即玻璃化液)保护待冷冻的生物材料,直接投入液氮中进行冻存的方法。近年来,鱼类卵细胞和胚胎的低温和超低温保存研究引起人们重视。本文针对现阶段研究进展及存在的主要问题进行综述,并对鱼卵细胞常用活性检测方法进行汇总。     

星斑川鲽胚胎的玻璃化冷冻保存

为研究星斑川鲽胚胎玻璃化冷冻保存,首先,于室温条件下采用玻璃化液五步平衡法处理星斑川鲽的尾芽期胚胎30 min,比较分析分别含有葡萄糖、果糖、蔗糖和海藻糖的4种不同玻璃化液(PMG3G、PMG3F、PMG3S、PMG3T)的毒性,发现含有海藻糖的玻璃化液(PMG3T)对尾芽期胚胎的毒性最小,胚胎的成活率与孵化率相对较高,分别为75.00%±5.43%和50.00%±4.53%(P0.05)。其次,分析玻璃化液PMG3T对星斑川鲽囊胚期至出膜前期7个时期的胚胎的毒性,发现尾芽期胚胎和心跳期胚胎经处理后成活率较高,分别为69.33%±6.43%和72.67%±3.94%(P0.05),但心跳期胚胎的孵化率较高,为65.33%±3.91%(P0.05),尾芽期胚胎次之,说明心跳期胚胎对PMG3T的耐受能力相对于尾芽期胚胎更好,更适宜进行胚胎的玻璃化冷冻保存实验。最后,采用玻璃化液PMG3T对心跳期胚胎进行–196℃冷冻实验,发现所处理的60粒胚胎中有7粒成活,可漂浮水面,继续培养后可见进一步发育,但未孵化出膜。另外,将100 mL未受精卵(未经玻璃化液处理)置于–20℃,分别在冷冻5～70 min时取出10 mL复温并进行授精,结果显示,冷冻5 min的卵的受精率为89.83%±6.51%(P0.05),随着冷冻时间的延长,受精率越来越低,冷冻70min时受精率为3.71%±1.27%,畸形率越来越高,在冷冻70min时达到100%。本研究筛选出比较适宜的玻璃化液、低温耐受性较高的胚胎发育时期,为星斑川鲽胚胎低温冷冻保存技术的建立和种质的长期保存和应用提供了实验数据。     

显微注射抗冻剂对牙鲆(Paralichthys olivaceus)胚胎毒性及冷敏感性的影响

摘要 鱼类胚胎冷冻保存经过多年研究,尽管有所突破,但目前仍未达到应用水平,其主要原因是由于鱼类胚胎体积大、卵膜通透性差等特点,导致传统的平衡法,无法使抗冻剂足够、有效的进入胚胎内部起到保护胚胎的作用。而在鱼类胚胎冷冻保存中利用显微注射技术,可直接将抗冻剂注射到鱼类胚胎卵黄囊内,这一定程度上弥补了普通平衡法的不足,提高抗冻剂对胚胎的保护程度。本研究主要对抗冻剂的选择、抗冻剂对牙鲆胚胎的注射剂量、注射浓度、以及注射后牙鲆胚胎的冷敏感性进行了比较分析。结果表明：1、牙鲆胚胎较适宜的显微注射剂量为750pl。2、几种抗冻剂注射牙鲆胚胎后的毒性大小相对排列为PVP>蔗糖,DMSO > MeOH > PG,其中注射PG获得的胚胎成活率和孵化率最高,注射PVP获得的胚胎成活率和孵化率最低,而PG与MeOH组成混合抗冻剂PM毒性更低获得的胚胎成活率和孵化率更高。而任何一种抗冻剂均随着浓度的增加其毒性随之增加。3、另外,在冷敏感实验中,显微注射6M的PM的胚胎胚胎,应用程序化法处理,以2℃/min的速率降至-20℃,平衡10min后解冻处理,发现注射PM的胚胎低温处理后成活率为25.07±1.57%,而6M的PM五步平衡法同步处理的对照组胚胎成活率为20.88±2.84%,说明显微注射的胚胎冷敏感性一定降低。     

体细胞克隆牛超排胚胎玻璃化冷冻及移植试验

 对体细胞克隆牛进行了超数排卵、胚胎玻璃化冷冻及胚胎移植试验。首先对体外受精卵进行了玻璃化冷冻保存试验,结果表明,体外受精囊胚经过EPS10和EPS20 的TCM-199液玻璃化冷冻-解冻后胚胎形态正常率和发育率各组间差异不显著,囊胚孵出率EPS20组为31.3% (35/112)极显著高于EPS10组的12.2% (13/107)（P＜0.01）,选择玻璃化冷冻液EPS20作为体细胞克隆牛超排采卵获得胚胎的冷冻保存液。本试验对体细胞克隆牛"康康"和"双双"进行了超排试验,分别获得6枚（4枚可用胚）和10枚（9枚可用胚）胚胎,各取2枚1级胚胎应用EPS20玻璃化液进行玻璃化冷冻,解冻后分别移植到4头同期发情处理的中国荷斯坦奶牛的黄体侧子宫角内,结果为1头9908号受体母牛妊娠,并且产下1头健康的体细胞克隆牛"双双"的胚胎移植后代。试验结果表明,①体细胞克隆牛与正常牛一样对外源激素（FSH）具有较好的应答能力和超数排卵的能力;②体细胞克隆牛的胚胎可用于玻璃化冷冻保存。     

不同抗冻保护剂对鸡精液冷冻效果及基因表达的影响

旨在研究不同抗冻保护剂对鸡精液的冷冻保存效果,并通过比较差异表达基因,以解释不同保护剂的抗冻机制。以海兰褐种公鸡为研究对象,检测了不同抗冻保护剂(保护剂Ⅰ和保护剂Ⅱ)冷冻保存后的精子活性,并利用Affymetrix表达谱芯片检测技术,对差异表达相关基因进行筛选。结果表明:1)保护剂Ⅰ组的精液冻后活力活率(27.05±1.22vs 47.65±5.89)显著高于保护剂Ⅱ组(20.65±1.50vs 35.15±5.15)(P0.05);2)鸡精液冷冻后,2个不同抗冻保护剂处理组共发现1 604个差异表达基因。保护剂Ⅰ组中显著上调的基因1 380个,显著下调的基因224个;3)基因本体(GO)分析表明,包括核糖体亚基、线粒体呼吸链、泛素蛋白连接酶结合和微管蛋白结合,翻译起始以及RNA分解代谢等过程都与精液抗冻性相关;4)KEGG通路富集分析发现,其主要富集在内质网应激通路、氧化磷酸化、蛋白质泛素化、核糖体调控以及线粒体呼吸调控等相关信号通路上;5)挑选CCND1、HSP70、RHOA、HSP90和CIRBP5个差异表达基因并利用荧光定量PCR对芯片结果进行验证,二者吻合。综上,初步研究比较了2种精液保护剂的冷冻效果,并筛选出差异表达基因,发现抗冻保护剂Ⅰ更适合海兰褐种公鸡冷冻精液的保存,为鸡精液冷冻技术提供参考,并为鸡精液抗冻分子机制解析提供方向。     

猪卵巢组织玻璃化冷冻保存初步研究

为了建立一种有效的卵巢组织玻璃化冷冻方法,试验采用乙二醇(EG) 二甲基亚矾(DMSO)作为玻璃化冷冻保护剂,将猪卵巢组织经过不同浓度的平衡液中处理后进行玻璃化冷冻保存。结果表明,经过两步平衡冷冻组卵巢组织中的卵泡形态结构基本正常;提取卵巢组织细胞DNA进行琼脂糖凝胶电泳,检测玻璃化冷冻卵巢组织细胞DNA损伤,各实验组与对照组的结果无显著差异。显示采用EG DMSO作为玻璃化冷冻保护剂、两步平衡玻璃化冷冻方法可用于猪卵巢组织的冷冻保存,该方法不造成卵巢组织细胞DNA的损伤。     

哺乳动物卵母细胞冷冻保存技术研究进展

哺乳动物卵母细胞冷冻保存在种质资源保存、胚胎工程技术和人类辅助生殖方面具有重要意义。冷冻保存过程所产生的渗透压差导致卵母细胞体积迅速变化,引起微结构损伤甚至死亡。卵母细胞冷冻保存过程中的体积调控成为近年来的研究热点。文章总结了卵母细胞冷冻方法、冷冻载体、抗冻保护剂的种类及卵母细胞体积调控在细胞冷冻保存过程中的作用等方面的研究进展。     

美洲鲥鱼精子超低温冷冻保存技术初探

对美洲鲥鱼精液的超低温冷冻保存技术进行了研究。以解冻后精子的活力为参数,探讨了鱼用任氏液为稀释液、不同体积分数甲醇为保护剂、不同冻前平衡时间以及不同精液稀释比对美洲鲥鱼精液进行超低温冷冻保存的保护效果。结果显示,以鱼用任氏液和体积分数为10%的甲醇组成抗冻保护剂,精液稀释比(精液与抗冻保护剂的体积比)为1∶3,于4℃冰箱平衡20 min,液氮面上方6 cm处平衡10 min,然后在液氮面上平衡5 min,最后投入液氮中的保存方式,保存60 d后检查精子活力,存活率可达80%。研究结果为保护淡水鱼类的种质资源提供了理论基础。     

中华蜜蜂卵冷冻贮存技术

以中华蜜蜂（Ａｐｉｓｃｅｒａｎａｃｅｒａｎａ）为材料，用玻璃化法进行了反复多次的卵冷冻试验．结果表明：卵冷冻的最适剂型为颗粒冷冻，最适的冷冻保护剂为体积分数为０．２５甘油＋０．２５乙二醇＋１．０ｍｏｌＬ－１蔗糖，预冻的时间为２ｍｉｎ，离液面的高度为２ｃｍ，脱除冷冻保护剂用的稀释液以６．５ｇＬ－１的生理盐水为最好．现已初步获得成功：冷冻后的中华蜜蜂卵能正常孵化为幼虫，但其孵化率较低（２５．０％～３７．５％），育王时尚不能被工蜂所接受．对此，今后仍需进一步试验．     

奶牛体外生产胚胎玻璃化冷冻技术研究

利用乙二醇(EG)及二甲基亚砜(DMSO)作为主要冷冻保护剂,对牛体外生产囊胚进行了冷冻保存试验,探讨了不同冷冻剂组合、平衡时间、蔗糖浓度、冷冻方法对牛胚玻璃化冷冻的影响,结果显示:牛胚置于30%DMSO、15%DMSO 15%EG和30%EG等3种不同冷冻保护剂,其解冻后发育率分别为75.3%、81.8%及71.4%(P＞0.05),差异不显著;含有10%EG与10%DMSO冷冻保护剂平衡30 s、45 s及60 s,其解冻后发育率分别为54.5%、75%和44.4%,45 s显著较30 s及60 s者高(P＜0.05);以15%DMSO 15%EG冷冻保护剂中添加0.25、0.5及1.0 M的蔗糖浓度,其解冻后牛胚后续发育率分别为50%、75.0%及33.3%,蔗糖添加浓度为0.5 M者效果显著较佳(P＜0.05);利用GMP、MDS及Cryoloop3种不同冷冻方式进行冷冻,其解冻后发育率分别为66.7%、71.1%及80.0%,三者间并无显著差异(P＞0.05).     

猪卵母细胞冷冻保存研究

【目的】本研究试图通过比较猪卵母细胞超低温冷冻保存方法、冷冻承载工具、冷冻卵母细胞的类型，从而有效地保存猪卵母细胞;【方法】利用屠宰场卵巢采集的卵母细胞，以台盼蓝染色、二乙酸荧光素（FDA）染色鉴定卵母细胞冷冻后的成活率，以体外成熟和体外受精鉴定卵母细胞冷冻后的发育能力，研究了不同冷冻方法和不同冷冻保护剂对猪卵母细胞的冷冻效果。【结果】（1）程序化法冷冻保存中，9%乙二醇（EG），10%二甲基亚砜（DMSO），10%甘油（Gly）均对猪MII期卵母细胞有冷冻保护作用，极显著高于对照组（FDA染色成活率33.8%，25.8%，23.5% vs 2.5%，P <0.01），且以9%EG的效果最好，显著高于另外两组（ 33.8% vs 25.8%，23.5%, P <0.05）。（2）玻璃微细管（GMP）法是猪卵母细胞超低温冷冻的较好方法，以普通的麦管（Straw）法进行的程序化冷冻为对照组，GMP管法显著提高猪卵母细胞的冷冻成活率（分别为63.3%和34.5%，P<0.05）。（3）在玻璃化冷冻方法中，不同的冷冻液载体对猪卵母细胞冷冻成活率有影响。以EFS40为冷冻液，Straw和GMP管作冷冻液载体，卵母细胞的成活率分别为45.0%和65.9%，二者差异显著（P <0.05）。（4）用Straw的程序化冷冻法和用GMP管的玻璃化冷冻法对猪GV期卵母细胞冷冻均有效，但二者差异显著（成活率分别为30.0%和59.7%，P<0.05）。冷冻后继续培养，分别有2.8%和6.3%的卵母细胞周围颗粒层发生扩散。（5）冷冻对MII期卵母细胞的发育潜能影响较大，用新鲜精液使其受精，仅有4.9%的受精卵分裂，极显著低于对照组的49.5%（P<0.01）；发育至4-细胞期的比例为1.7%，但未能发育至8-细胞期以上胚胎。【结论】选用MⅡ期卵母细胞、以GMP管为冷冻承载工具、应用玻璃化冷冻方法能够较好地保存猪卵母细胞，为进一步完善猪卵母细胞超低温冷冻保存技术体系提供了参考依据。     

玻璃化冷冻水牛MII期卵母细胞的初步研究

为建立玻璃化冷冻保存水牛MⅡ期卵母细胞的有效程序,试验比较了3种冷冻保护剂组合(Ⅰ:20%乙二醇+20%二甲基亚砜;Ⅱ:25%乙二醇+25%二甲基亚砜;III:25%乙二醇+25%甘油)和3种玻璃化冷冻方法(毛细玻璃管法、铜环法及半麦管法)对水牛MⅡ期卵母细胞的毒性和冷冻效果的影响。结果表明,Ⅲ组的卵母细胞形态正常率显著低于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.05),且III组的存活率也显著低于Ⅰ组(P<0.05),而Ⅰ和Ⅱ组的卵母细胞形态正常率和存活率没有显著差异(P>0.05)。进一步孤雌激活发现,Ⅰ组的卵裂率显著高于Ⅲ组(29.17±4.81%,5.56±11.11%,P<0.05),Ⅰ组的囊胚发育率显著高于Ⅱ和Ⅲ组(8.33±2.23%,2.43±2.87%,1.86±3.71%,P<0.05),然而Ⅱ和Ⅲ组间的卵裂率和囊胚发育率没有差别(P>0.05)。采用铜环法的回收率显著高于半麦管法(P<0.05),但和毛细玻璃管法之间差异不显著(P>0.05),冻后卵母细胞孤雌激活后的卵裂率和囊胚发育率差异不显著(P>0.05)。3种冷冻保护剂中Ⅰ组的细胞毒性作用最小,Ⅲ组的细胞毒性作用最大;铜环法和毛细玻璃管法能有效冷冻保存...     

植物种质资源的超低温保存

超低温保存是目前植物种质资源长期稳定保存的理想方法。超低温保存成功的关键在于避免降温及化冻过程中的细胞内结冰,材料特性、冷冻前的预培养、冷冻保护剂、降温冰冻方法和化冻及再培养等因素共同决定了超低温保存的效果。近年来随着科学研究的不断深入,超低温保存取得了一些令人鼓舞的进展,如被成功保存的植物材料日益增多,发现了新型冷冻保护剂抗冻蛋白,玻璃化、包埋玻璃化等新的冰冻保存方法相继建立,生活力测定、恢复培养活力测定以及保存后遗传性状的分析和检测等技术得到了更新与发展。但作为低温生物学中比较新的领域,超低温保存还有许多问题需要进一步研究探讨。     

小鼠-猪种间核移植胚胎玻璃化冷冻保存

以小鼠卵丘细胞为供核细胞,猪体外成熟去核卵母细胞为受体,构建小鼠-猪种间体细胞核移植(iSCNT)胚胎,并以猪体细胞核移植(pSCNT)胚胎为对照,采用开放式拉长细管(OPS)法对所获iSCNT胚胎进行冷冻保存,研究不同冷冻保护液(ES、EFS和EDFS)及胚胎不同发育阶段(2-、4-、8-细胞)对冷冻效果的影响。结果显示:小鼠-猪iSCNT胚胎卵裂率与猪pSCNT胚胎相比无显著差异(P>0.05),但其8-细胞发育率则明显较低(28.1%对56.8%,P<0.05)。采用ES液作为冷冻保护液,iSCNT胚胎冻后存活率与EDFS组相似,但显著高于EFS组(28.6%和22.7%对9.5%,P<0.05);与其他发育阶段相比,2-细胞期小鼠-猪iSCNT胚胎可获得最高的冻后存活率;小鼠-猪iSCNT各期胚胎的冻后存活率均低于pSCNT组,但无统计学差异(P>0.05)。结果表明,以ES液为冷冻保护液,选择2-细胞期小鼠-猪iSCNT胚胎进行OPS法冷冻保存,可获得相对较高的冻后存活率,但iSCNT胚胎的冻后存活率和体外发育能力均较pSCNT胚胎低。     

不同种类和浓度抗冻保护剂对虾夷马粪海胆精子的影响

以自然海水为基础溶液,用二甲亚砜、乙二醇、甘油分别配制不同体积分数的抗冻保护剂溶液,用以激活虾夷马粪海胆精子并且观察其精子活力、受精率及其形态学上的改变。结果表明,经4%~18%的抗冻保护剂处理过的样本精子皆可被激活,并具有受精能力,若抗冻保护剂浓度达到18%以上,则精子全部失活。经4%乙二醇处理过的样本精子活力为最高,平均可达到76.44%(P≤0.05),但在各浓度梯度的样本中均以二甲亚砜处理过的样本受精率最高。这3种抗冻保护剂均对虾夷马粪海胆精子有毒害作用,并且对其精子的活力和受精率有一定的影响。     

玻璃化冻存对鲫鱼卵细胞活性的影响

以鲫鱼Carassius cuvieri未成熟的卵细胞为材料,研究了玻璃化冻存对鲫鱼卵细胞的存活率及琥珀酸脱氢酶(SDH)活性的影响。结果表明:鲫鱼卵细胞存活率在1~6 d下降明显,6~8 d下降趋势减弱,保持相对稳定;琥珀酸脱氢酶活性呈显著下降(P<0.05)。玻璃化冻存液VSd组的冻存效果最好,其组分为180.0 g·L-1 1,2-丙二醇,110.0 g·L-1甲醇,0.1 mol·L-1 海藻糖和40.0 g·L-1 聚乙二醇。该玻璃化冻存液配方及方法在一定时间内保存鲫鱼未成熟卵细胞具有一定的应用价值。     

细胞冷冻保存的最佳降温速率及其影响因素

细胞的长期保存在生物学、医学、制药等学科中具有重要意义和广泛的应用价值.细胞的低温保存对细胞产生一定的损伤作用,而其损伤机理与降温速率、细胞膜的水透过率、冷冻保护剂类型及其浓度等因素有关.文章在分析细胞冷冻保存的最佳降温速率、细胞膜水的通透性、低温保护剂及其浓度等影响因素的基础上,提出若干优化措施来防止或减轻低温损伤.