绵羊体外受精及胚胎发育分子调控研究进展

家畜体外受精研究最早的动物是绵羊。与其他动物体外受精过程一样,绵羊体外受精技术也包括卵母细胞体外成熟(IVM)、精子体外获能、体外受精(IVF)、受精卵体外培养(IVC)以及胚胎移植(ET)等过程。因此,绵羊胚胎的体外生产技术的效率受到了这些技术环节当中诸多因素的影响,并且动物胚胎的发育受到多种调控因子的调节。本文就当前绵羊体外受精技术环节中的相关影响因素以及胚胎发育分子调控的相关研究进展作一综述。     

小鼠体外受精及胚胎发育的影响因素

为了完善小鼠体外受精和胚胎的体外培养系统 ,以 M16为基础培养液 ,探讨了葡萄糖、磷酸盐、EDTA、谷氨酰胺及β-巯基乙醇等对小鼠体外受精和胚胎体外培养的影响。结果表明 ,在 M16液中添加 EDTA和 L -谷氨酰胺(m M16液 ) ,小鼠的体外受精率由 2 6 %提高到 5 1%;当在 m M16液中去掉磷酸盐 ,或添加 Hepes,或添加 β-巯基乙醇 ,体外受精率由 5 1%增至 6 2 %～ 74%;m M16液中添加 Hepes,或去掉磷酸盐 ,可阻碍胚胎的体外发育 ,囊胚的扩张率由 80 %降至 49%和 5 8%,而在无糖 m M16液中添加 β-巯基乙醇 ,可显著地提高扩张囊胚率 (91%)。以上结果表明 ,M16液中添加 EDTA、谷氨酰胺和 β-巯基乙醇后 ,适用于小鼠体外受精 ;同时去掉葡萄糖后 ,则适用于 2细胞胚的体外培养。     

三种培养基对牛体外受精胚胎发育的影响

本文比较了三种培养基：（1）B2（LABORNI、OIREC．C．D,France）＋颗粒细胞（GC）、（2）IVMD-101（FHK,Japan）、（3）ACM（本实验室自配）＋胎鼠成纤维细胞（MEF）,对牛体外受精胚胎发育的影响。结果显示,以卵裂率（％）来说,第1,2组和第3组分别为65．3±0．05、73．8±0．12及72．7±0．12;以囊胚率（％）来说,第1,2组和第3组分别为33．8±0．05、10．5±0．07及38．9±0．18;而以AB级囊胚率（％）来说,第1,2组和第3组分别为67．6±0．05、60．1±0．04及71．8±0．11。因此,通过统计分析,在我们所研究的三种培养基中,ACM＋MEF效果最好。     

孕酮对牛精子体外受精及胚胎发育的影响

通过在牛精子获能液中添加不同浓度的孕酮,应用体外培养技术对牛精子体外获能及早期胚胎发育进行了研究。通过对顶体反应、超激活、早期胚胎发育率及其与精子孵育时间对精子活率的观察,筛选出获能液中最适孕酮浓度及其有利于牛早期胚胎发育的最佳浓度。结果表明,单独添加孕酮不能诱导牛精子体外获能;孕酮只能诱导获能精子发生顶体反应,而且有一个剂量依赖关系,以1μg/mL的添加效果最好。当浓度超过1μg/mL、作用时间超过4h时,精子活率下降;获能液中添加孕酮,无论剂量多少,对胚胎体外发育无明显的促进作用。     

葡萄糖在牛体外受精及胚胎发育中的影响

在牛精子获能液中添加不同浓度的葡萄糖,应用体外培养技术对牛精子体外获能及早期胚胎发育进行研究,通过观察顶体反应、超激活、活率和早期胚胎发育率,筛选出获能液中最适葡萄糖浓度及其有利于牛早期胚胎发育的最佳浓度.结果表明:葡萄糖是精子获能和维持超激活运动的主要能源物质,其代谢过程中产生的活性氧在牛精子体外获能、受精过程中起重要作用,高浓度(超过9.15 mM)葡萄糖有利于获能的完成;但是对早期胚胎发育不利,对早期胚胎发育来说其最适添加量为6.10 mM,此时的囊胚率最高.     

影响绵羊体外受精因素的研究

本试验对影响绵羊体外受精的因素进行了分析。结果表明:在相同条件下添加和不添加VEGF(血管内皮生长因子)的卵裂率分别为81.5%、84.9%(P>0.05),但囊胚发育率分别为31.5%和22.4%,差异显著(P<0.05)。受精时间8 h和12 h对卵裂率(80.8%、83.9%;P>0.05)和囊胚发育率(28.8%、23.5%;P>0.05)没有显著影响。卵巢采回后立即切割和在25~30℃的生理盐水中保存3 h的卵裂率分别为82.9%、86.5%,囊胚发育率分别为30.4%、29.7%,差异均不显著(P>0.05)。     

季节效应对绵羊体外受精的影响

试验结果表明进行体外受精试验时，不同季节绵羊体外受精的结果差异很大。卵母细胞的成熟率、受精率、囊胚率均以秋季处理的为高，尤其是卵母细胞的体外成熟率（P＜0.01）秋季为80.78％。     

钙离子载体对牛精子体外受精及胚胎发育的影响

在牛精子获能液中添加不同浓度的钙离子载体,应用体外培养技术对牛精子体外获能及早期胚胎发育作了研究。通过对顶体反应、超激活、活率和早期胚胎发育率的观察,筛选出获能液中最适的钙离子载体浓度,作用时间及其有利于早期胚胎发育的最佳浓度。结果表明:钙离子载体在诱导牛精子获能上存在一个浓度-时间阈值,其最佳浓度和时间组合是0.1μM处理2min或者0.15μM处理0.5min,此时的囊胚率最高;钙离子载体的添加不能诱导牛精子获能的发生。     

白藜芦醇对绵羊卵母细胞体外受精的影响

本试验旨在研究不同浓度（0、0.5、2.0、5.0 μmol/L）白藜芦醇（resveratrol,RES）对绵羊卵母细胞体外受精（in vitro fertilization,IVF）、卵母细胞抗氧化能力及卵丘细胞分泌类固醇激素的影响。绵羊卵母细胞在含不同浓度RES的体外成熟（in vitro maturation,IVM）液中培养24 h以后进行体外受精,并收集IVM液,测定超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase,GSH-Px）的活性及脂质过氧化产物丙二醛（monochrome display adapter,MDA）的含量;用酶联免疫法测定雌二醇（estradiol,E₂）和孕酮（progesterone,P₄）的浓度。研究结果表明,与对照组相比,在IVM液中添加0.5 μmol/L RES显著提高卵裂率（P<0.05）,但对受精率和囊胚率没有显著影响（P>0.05）;5.0 μmol/L RES显著降低受精率、卵裂率和囊胚率（P<0.05）,对胚胎发育有抑制作用;在IVM和体外培养（in vitro culture,IVC）液中分别添加0.5 μmol/L RES均显著提高受精率、卵裂率和囊胚率（P<0.05）。与对照组相比,在IVM液中添加RES对卵丘细胞分泌E₂有一定的抑制作用,5.0 μmol/L RES显著降低E₂浓度（P<0.05）;0.5 μmol/L RES显著提高卵丘细胞P₄分泌量（P<0.05）。0.5和2.0 μmol/L RES增加SOD和GSH-Px等酶的活性,但与对照组相比无显著差异（P>0.05）,却显著降低MDA含量（P<0.05）;而5.0 μmol/L RES显著降低抗氧化酶活性并增加MDA含量（P<0.05）。综上所述,在IVM和IVC液中同时添加0.5 μmol/L RES,通过增强卵母细胞抗氧化能力和P₄的浓度,并降低MDA含量,从而提高胚胎卵裂率和囊胚率。     

影响绵羊体外受精技术因素的研究

作者对影响卵母细胞体外成熟和体外受精的因素进行研究。结果表明,激素FSH和LH明显促进卵母细胞的体外成熟,且10、20和40μg/m l组成熟率高于5μg/m l组,差异显著;运输温度在28~32℃的成熟率高于22~24℃和35~37℃,差异显著;用BO受精体系卵子卵裂率高于TALP受精体系,差异显著;用绵羊冻精进行体外受精,受精前除去大部分卵丘细胞的成熟卵母细胞卵裂率高于保留大部分卵丘细胞的成熟卵母细胞。     

超排山羊卵巢卵母细胞体外成熟和体外受精的研究

以ＴＣＭ１９９＋１０ｍｍｏｌ／ＬＨＥＰＥＳ＋青霉素（６ｍｇ／Ｌ）＋链霉素（５ｍｇ／Ｌ）为基础培养液（ＢＭ），再分别加入不同成分，配成５种卵母细胞成熟液：（Ａ）ＢＭ＋１０％ＥＧＳ；（Ｂ）ＢＭ＋１０％ＥＧＳ＋ＨＣＧ（２．５ｍｇ／Ｌ）；（Ｃ）ＢＭ＋１０％ＥＧＳ＋ＨＣＧ＋Ｅ２（１ｍｇ／Ｌ）；（Ｄ）ＢＭ＋１０％ＦＣＳ＋ＨＣＧ＋Ｅ２；（Ｅ）ＢＭ＋１０％ＥＧＳ＋ＨＣＧ＋Ｅ２＋颗粒细胞（１．５×１０６～３．０×１０６个／ｍＬ）。在３８．５℃、５％ＣＯ２下培养２６ｈ，排卵后第１天卵巢卵母细胞体外成熟率分别为６７．６７％（２０／３０），６０．４２％（２９／４８），８３．６７％（４１／４９）和８０．８２％（５９／７３），排卵后第５天卵巢卵母细胞，在培液Ｄ中体外成熟率为７１．４３％（４５／６３）。排卵后第１天的９８枚卵巢卵母细胞，体外成熟体外受精卵裂率为２１．４３％，２１枚２细胞胚移植５头受体获２头羔羊。研究表明，超排山羊卵巢卵母细胞经体外成熟可获得大量廉价的成熟卵母细胞，并可通过体外受精获得试管山羊     

牛体外受精早期胚胎与小鼠胎仔成纤维细胞共培养的研究

探讨了人工合成培养液ＣＲ１ａａ和小鼠胎仔成纤维细胞对牛体外受精早期胚胎体外发育的影响。结果表明，牛体外受精卵在ＣＲ１ａａ液中的卵裂率达７６．２％，８细胞胚的比率达４４．８％。小鼠胎仔成纤维细胞能够显著促进牛体外受精的早期囊胚以上胚胎的发育。牛体外受精后第５、６天的早期胚胎分别与小鼠胎仔成纤维细胞共培养，在受精后第７天发育至囊胚以上的比率分别达１９．８％和２４．６％；受精后第８天，孵化的囊胚比例分别达５．２％和７．５％。实验表明，受精后第５、６天的牛体外受精早期胚胎与小鼠胎仔成纤维细胞共培养，可显著提高扩张囊胚和孵化囊胚数量。小鼠成纤维细胞对胚胎发育的支持作用取决于胚胎发育阶段     

Iloprost对猪早期胚胎体外发育的影响

本研究旨在探讨PGI2类似物iloprost对猪胚胎体外发育的影响。试验以IVF胚胎为研究对象,分别在不同时期(0、24、48、72h)将不同浓度(0、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0μmol.L-1)iloprost加入到猪胚胎培养液中,于156h时记录囊胚发育率和囊胚细胞数,筛选获得最佳添加方案,检测胚胎脂肪代谢速度和代谢相关基因(cox2、creb、pparδ、pdk、cpt2)的表达水平,分析iloprost影响胚胎发育的机制。结果显示,最佳的添加方案为,在受精后48h加入2.0μmol.L-1 iloprost,胚胎囊胚发育率(28%)和囊胚细胞数(49.42)显著高于(P<0.05)对照组的囊胚发育率(16%)和囊胚细胞数(28.22);添加iloprost后,胚胎脂肪酸降解速度也显著加快(P<0.05),脂肪酸代谢相关基因cox2、creb、pparδ、cpt2的表达量上升,糖代谢相关基因pdk表达量无显著变化。结果表明,PGI2类似物iloprost可以促进胚胎降解脂肪酸,为胚胎发育提供能量,提高了胚胎体外发育能力。     

牛磺酸对牛体外受精早期胚胎发育的影响

研究了牛体外受精后早期胚胎体外发育时向其基础培养液中加入牛磺酸对胚胎桑椹胚率、囊胚率和孵化囊胚率的影响.试验1:以TCM-199 10?S为基础培养液(对照组),再加入7、14 mmol/L的牛磺酸(试验组),试验组与对照组的桑椹胚率分别为48.1%、47.4%和43.2%;囊胚率分别为26.4%、22.3%和21.0%;孵化囊胚率分别为21.8%、18.7%和0.试验2:IVF后2细胞、4～8细胞及8～16细胞期,在基础培养液中分别添加7 mmol/L的牛磺酸时,桑椹胚率分别为48.7%、57.1%和52.0%,囊胚率分别为25.1%、30.7%和27.9%,孵化囊胚率分别为25.9%、28.6%和25.0%;而添加14 mmol/L牛磺酸时,桑椹胚率分别为50.4%、56.4%和55.4%,囊胚率分别为26.5%、31.3%和27.7%,孵化囊胚率分别为27.5%、31.1%和29.9%.结果表明,体外发育培养液中添加7 mmol/L牛磺酸可显著提高桑椹胚率和囊胚率(P＜0.05),并且在4～8细胞期添加14 mmol/L牛磺酸最为合适.     

贾甘F1代与甘加羊生长发育对比研究

通过引进贾洛羊种公羊杂交改良甘加羊,对贾甘F1代与甘加羊生长发育进行对比研究。结果显示:从初生至18月龄贾甘F1代羊生长发育较快,与甘加羊比较体重差异极显著(P<0.01);体高、体长、胸围、管围分别比甘加羊均有显著或极显著地提高。贾甘F1代羊和甘加羊绝对生长在6月龄为最大,达到绝对生长高峰,贾甘F1代羊日增重为162.22g,甘加羊日增重为150.11g。相对生长系数随日龄的增加而下降,体重的生长强度随月龄的增加逐渐减小。     

发情羊血清、肝素对绵羊卵母细胞体外受精的影响

绵羊卵母细胞体外成熟后 ,在含 5 %、10 %和 2 0 %发情羊血清的受精液中进行体外受精 ,其分裂率分别是 73 79%、73 2 5 %和 77 61%,显著高于不含发情羊血清的受精液 (0 %,P <0 0 1)。用含 5 %发情羊血清的受精液为基础液 ,添加 5u/ml和 10u/ml的肝素 ,受精后的分裂率分别为 86 63 %和 75 5 3 %,5u/ml肝素组的分裂率与不加肝素组 (86 64 %)差异不显著 ,而 10u/ml高浓度肝素组的分裂率则显著低于其他两组 (P <0 0 1)。     

不同因素对绵羊卵母细胞体外受精效果的影响

本试验研究了发情羊血清、不同个体的冷冻精液和新鲜精液、精子密度、受精时颗粒细胞的有无及不同培养液对绵羊体外受精效果的影响。结果表明,发情3d的血清与发情当天的血清相比,对卵裂率和囊胚率有极显著的影响(P0.01);不同个体的冷冻精子对卵裂率和囊胚率都有显著的影响(P0.05),但鲜精和冷冻精子的受精效果与个体有关;精子密度在2×106～6×106个/mL之间对受精效果没有影响(P0.05);颗粒细胞对受精的作用不明显(P0.05);不同的培养液对受精效果没有显著影响(P0.05)。因此,选用好的公羊个体精子,用发情3d的发情羊血清能显著提高受精效果。     

青海藏羊超数排卵FSH剂量筛选

用不同剂量FSH对青海藏羊进行超数排卵处理,筛选适宜超排剂量。结果表明:220只青海藏羊,黄体数6.89个/只,获卵数4.93枚/只,获有效胚3.34枚/只;高原型适宜FSH剂量为加拿大产(CAN)240 mg和日本产(JP)20.0 AU;欧拉型适宜FSH剂量为CAN 256 mg;山谷型适宜FSH剂量为CAN 240 mg。     

供体年龄对德国肉用美利奴羊超数排卵及胚胎移植效果的影响

提高绵羊体内胚胎生产的效率对促进优良品种扩繁及良种推广具有重要意义。为充分利用不同年龄段良种德国肉用美利奴羊,试验选用青年(18月龄,配种未受胎)、老龄(60~72月龄,经产)以及幼龄母羊(7月龄,性成熟前)做供体,用改进的程序进行超数排卵,研究供体年龄与超数排卵和胚胎移植效果的关系。结果表明:①青年、老龄组母羊超排后只均可用胚数分别为10.9枚、10.3枚,显著高于幼龄母羊的6.0枚。青年、老龄组母羊的胚胎经移植后受胎率分别为71.6%、58.3%,显著高于幼龄组的41.7%。②幼龄、青年组回收的胚胎中囊胚所占比例显著高于老龄组,说明幼龄、青年组供体的胚胎发育速度显著快于老龄供体。③青年、老龄组母羊超排前预注小剂量FSH,卵巢黄体数目明显增多,说明能提高超排效果。本试验优化了德国美利奴羊的超排程序,证明年龄显著影响德国美利奴羊的超排效果及胚胎质量,为进一步提高绵羊胚胎移植效率提供了参考依据。