胚胎工程是一种涉及动物早期胚胎或配子的显微操作和处理技术,主要研究对象是高等脊椎动物,尤其是哺乳动物。这一领域的技术包括体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割以及胚胎干细胞培养等。这些技术的基础是哺乳动物受精卵和早期胚胎的发育规律。
体外受精是将成熟的精子和卵细胞在实验室条件下结合,形成受精卵的过程。精子首先需要在附睾中成熟,并获得能够穿透卵细胞的能力,即“获能”。卵细胞则需要在卵巢中发育成熟。受精卵形成后,可以在实验室中培养,直到发育到一定阶段,如胚胎或囊胚,然后进行移植。
胚胎移植是将培育好的早期胚胎移植到其他母体(称为受体)的子宫内,让其继续发育直至出生。为了实现这一过程,通常需要对供体母畜进行超数排卵处理,使其产生多个卵细胞,然后与优质公畜的精子结合。受体母畜需要与供体同步发情,确保子宫环境适合胚胎着床。移植的关键在于选择发育良好的胚胎,并将其移植到受体相应部位,且必须是同物种间的移植。
胚胎分割是提高胚胎利用率的一种方法,通过显微操作将早期胚胎切割成多份,每一部分都能发育成一个完整的个体。这种技术基于动物胚胎细胞的全能性,即每个细胞都有潜力发育成完整个体。分割胚胎的选择通常是在形态正常的桑椹胚或囊胚阶段,因为此时细胞还未分化,容易进行切割。然而,操作时需要注意内细胞团的均等分割,因为它将发育为胚胎本身,而其他细胞则成为滋养细胞。分割份数过多会增加操作难度,降低移植成功率。
胚胎分割的特点是能成倍增加胚胎数量,并且分割产生的后代具有相同的遗传物质,因此可视为无性繁殖或克隆的一种方式。在实际操作中,胚胎分割的份数越多,技术难度和移植成功率都会下降。
在练习题目中,错误的选项是A和B。对于动物胚胎移植,受孕母畜体内的胚胎不一定都适合移植(如质量不佳或发育异常的胚胎),受体母畜必须与供体同步发情以保证移植成功,而受体母牛并不需要是良种,只需要健康(选项B错误,正确的应该是D,受体母牛可以是同一物种的一般健康牛)。供体公牛和母牛必须是良种,以保证后代的优良特性。
胚胎工程是一个涵盖多种技术的领域,它利用现代生物技术改变动物繁殖的方式,提高优良品种的繁殖效率和遗传一致性。这些技术在畜牧业、生物医学研究以及保护濒危物种等方面都有重要应用。