家畜育种动物克隆技术.ppt

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1、家畜育种动物克隆技术现在学习的是第1页，共18页主要内容动物克隆技术动物克隆的技术流程几种克隆动物影响动物克隆效率因素动物克隆的研究展望现在学习的是第2页，共18页动物克隆技术 动物克隆是一种通过核移植过程进行无性繁殖的技术。动物克隆是一种通过核移植过程进行无性繁殖的技术。1963 1963 年年J.B.S.HaldaneJ.B.S.Haldane在题为在题为“人类种族在未来二万人类种族在未来二万年的生物可能性年的生物可能性”的演讲上采用的演讲上采用“克隆克隆克隆克隆(Clone)”(Clone)”的术的术语。发育早期的动物胚胎细胞，或成年动物的体语。发育早期的动物胚胎细胞，或成年动物的体细胞

2、，经显微手术移植到去掉细胞核的卵母细胞细胞，经显微手术移植到去掉细胞核的卵母细胞中之后，在适当的条件下，可以重新发育成正常中之后，在适当的条件下，可以重新发育成正常胚胎。这种胚胎被移植到生殖周期相近的母体之胚胎。这种胚胎被移植到生殖周期相近的母体之中，可以发育成为正常动物个体。经过核移植而中，可以发育成为正常动物个体。经过核移植而产生的动物，其遗传结构与细胞核供体完全相同。产生的动物，其遗传结构与细胞核供体完全相同。这种不经过有性生殖过程，而是通过核移植生产这种不经过有性生殖过程，而是通过核移植生产遗传结构与细胞核供体相同动物个体的技术，就遗传结构与细胞核供体相同动物个体的技术，就叫做动物克隆

3、。叫做动物克隆。现在学习的是第3页，共18页动物克隆技术 自从自从“多莉多莉”羊问世以来，羊问世以来，“克隆克隆”一词广为人知一词广为人知动物克隆这一领域也逐渐成为生命科学的研究热点。动物克隆这一领域也逐渐成为生命科学的研究热点。目前，在动物界进行过核移植研究的主要有变形虫、目前，在动物界进行过核移植研究的主要有变形虫、两柄类、鱼类、昆虫、脊索椎动物和哺乳类等六大类两柄类、鱼类、昆虫、脊索椎动物和哺乳类等六大类动物。动物。目前动物克隆技术的核心是核移植技术，目前动物克隆技术的核心是核移植技术，指将一个双倍体的细胞核指将一个双倍体的细胞核(包含一点围在核周围包含一点围在核周围的细胞质的细胞质)与

4、另一个已经去掉与另一个已经去掉(或灭活或灭活)单倍体细胞单倍体细胞核的卵子核的卵子(生殖细胞生殖细胞)的细胞质重组。在一定条的细胞质重组。在一定条件下，使其像受精卵一样启动发育并形成胚胎、件下，使其像受精卵一样启动发育并形成胚胎、幼体或成体。这是一种用人工的幼体或成体。这是一种用人工的“非有性生殖非有性生殖”的方式来完成的繁殖和发育过程。的方式来完成的繁殖和发育过程。现在学习的是第4页，共18页动物克隆的技术流程现在学习的是第5页，共18页动物克隆的技术流程 早期，研究人员用受精卵作为受体细胞质。后来早期，研究人员用受精卵作为受体细胞质。后来发现成熟卵母细胞更适于用作核移植的受体细胞发现成熟卵

5、母细胞更适于用作核移植的受体细胞质：它能使各个发育时期胚胎甚至体细胞核的重构质：它能使各个发育时期胚胎甚至体细胞核的重构胚胎恢复到受精卵的状态，重新编序，正常发育到胚胎恢复到受精卵的状态，重新编序，正常发育到到期出生。完全去掉受体卵母细胞的核是进行细胞到期出生。完全去掉受体卵母细胞的核是进行细胞核移植克隆哺乳动物的前提。常用去核方法有盲吸核移植克隆哺乳动物的前提。常用去核方法有盲吸法、半卵法和功能性去核法等。法、半卵法和功能性去核法等。由于通过胚胎作供核体移植培育克隆动物途径有局限由于通过胚胎作供核体移植培育克隆动物途径有局限性，故目前的大多数研究使用体细胞性，故目前的大多数研究使用体细胞(已

6、分化细胞已分化细胞)作为作为供核体。一个个体的体细胞的遗传物质是完全一供核体。一个个体的体细胞的遗传物质是完全一样的。所以用其作供体，产生的后代完全一样。样的。所以用其作供体，产生的后代完全一样。现在学习的是第6页，共18页动物克隆的技术流程 目前，核质融合的最常用的方法是电融合法。将目前，核质融合的最常用的方法是电融合法。将上述取得的核转移到已经人工去核的成熟卵母细胞上述取得的核转移到已经人工去核的成熟卵母细胞卵周隙内，并施加微电流脉冲，使核质融合形成卵周隙内，并施加微电流脉冲，使核质融合形成重组胚。重组胚胎首先经一定时间的体外培养，或重组胚。重组胚胎首先经一定时间的体外培养，或放人中间受体

7、输卵管内孵育。之后，将重组胚移入放人中间受体输卵管内孵育。之后，将重组胚移入母体子宫，妊娠发育至分娩。母体子宫，妊娠发育至分娩。现在学习的是第7页，共18页几种克隆动物1.1.多利绵羊多利绵羊 19961996年，一只名叫多利的绵年，一只名叫多利的绵羊被成功克隆诞生，这只雌羊被成功克隆诞生，这只雌性绵羊一直存活了性绵羊一直存活了6 6年。这年。这是世界上第一只被克隆的哺乳是世界上第一只被克隆的哺乳动物，它被认为是人类克隆研动物，它被认为是人类克隆研究领域上最大的成功，之后数究领域上最大的成功，之后数以百计的类似多利的哺乳动物以百计的类似多利的哺乳动物被克隆出来。被克隆出来。现在学习的是第8页，

8、共18页几种克隆动物 2.2.猕猴特拉猕猴特拉 20002000年，实验室首次成功年，实验室首次成功克隆了一只叫做特拉的猕猴，克隆了一只叫做特拉的猕猴，后来科学家们陆续克隆了多后来科学家们陆续克隆了多只猴子，可用于研究人员测只猴子，可用于研究人员测试糖尿病等病症。试糖尿病等病症。3.3.克隆猪克隆猪 美国实验室引入基因改良猪，美国实验室引入基因改良猪，使这些克隆猪能够生长出适合使这些克隆猪能够生长出适合人类的器官和细胞组织。此次人类的器官和细胞组织。此次一共克隆了一共克隆了5 5头雌性猪，其中头雌性猪，其中最大的一头叫做米莉，它们最大的一头叫做米莉，它们是是20002000年美国一家生物公司年

9、美国一家生物公司成功克隆的。成功克隆的。现在学习的是第9页，共18页几种克隆动物4.4.克隆牛克隆牛 我国首例和第二例健康成活的体细胞克隆牛我国首例和第二例健康成活的体细胞克隆牛“康康康康”和和“双双双双”，它们分别是在，它们分别是在20012001年年1111月月3 3日和日和6 6日在山东莱阳农学院降生的。日在山东莱阳农学院降生的。现在学习的是第10页，共18页几种克隆动物5.5.克隆猫科毕克隆猫科毕 这只名叫科毕的猫于这只名叫科毕的猫于20012001年成功克隆，从此开辟年成功克隆，从此开辟了宠物克隆市场，并最了宠物克隆市场，并最终形成了克隆宠物的国终形成了克隆宠物的国际性行业。际性行业

10、。6.6.克隆狼克隆狼 20052005年，首尔国立大学宣年，首尔国立大学宣布成功地克隆了两只灰狼，布成功地克隆了两只灰狼，这是保护环境和野生动物这是保护环境和野生动物的一种有效措施。的一种有效措施。现在学习的是第11页，共18页影响动物克隆效率因素 哺乳动物克隆效率低下哺乳动物克隆效率低下,克隆后代发育异常已成为目克隆后代发育异常已成为目前制约动物克隆技术发展和应用的瓶颈。克隆后代易出前制约动物克隆技术发展和应用的瓶颈。克隆后代易出现一些表型异常现一些表型异常,如呼吸和循环系统的问题、超重现象如呼吸和循环系统的问题、超重现象等。其可能的原因概述如下：等。其可能的原因概述如下：1.1.无性生殖

11、无性生殖 克隆技术是一种无性繁殖技术。在有性生殖过程中，生克隆技术是一种无性繁殖技术。在有性生殖过程中，生殖细胞在生命过程的大部分时间段内都处于高度的甲基化殖细胞在生命过程的大部分时间段内都处于高度的甲基化状态。维持这一状态可以降低外界恶劣环境可能对其产生状态。维持这一状态可以降低外界恶劣环境可能对其产生的变异；其次，生殖细胞在生成过程中经过大规模的筛选。的变异；其次，生殖细胞在生成过程中经过大规模的筛选。供体细胞在个体发育中没有像生殖细胞一样具有高度甲基供体细胞在个体发育中没有像生殖细胞一样具有高度甲基化状态的保护，产生变异的几率高于生殖细胞；克隆动物化状态的保护，产生变异的几率高于生殖细胞

12、；克隆动物所用的体细胞是实验者任意挑出的，而不像生殖细胞一样所用的体细胞是实验者任意挑出的，而不像生殖细胞一样经过生理过程的严格筛选。经过生理过程的严格筛选。现在学习的是第12页，共18页影响动物克隆效率因素 2.2.去甲基化过程去甲基化过程 供体细胞进入卵细胞质后发生的变化不同于受精过程。供体细胞进入卵细胞质后发生的变化不同于受精过程。在正常的受精过程中，精子进入卵子后立即发生精子染在正常的受精过程中，精子进入卵子后立即发生精子染色体的去甲基化过程，色体的去甲基化过程，而卵子的染色体部分并不发生而卵子的染色体部分并不发生去甲基化过程，去甲基化过程，只有当合子开始第只有当合子开始第1 1次分裂

13、前很短的时次分裂前很短的时间内，卵子的染色体组才开始发生大规模去甲基化。这间内，卵子的染色体组才开始发生大规模去甲基化。这一现象表明两性生殖过程中，合子内不同来源染色体一现象表明两性生殖过程中，合子内不同来源染色体(父父源母源源母源)经历重编程的过程是不相同的。体细胞克隆研经历重编程的过程是不相同的。体细胞克隆研究中供体细胞核进入卵细胞质后发生的变化却不同。体究中供体细胞核进入卵细胞质后发生的变化却不同。体细胞核本身就是二倍体，同源染色体不象精子和卵子染细胞核本身就是二倍体，同源染色体不象精子和卵子染色体具有结构差异作为标志，因此在去甲基化的过程中色体具有结构差异作为标志，因此在去甲基化的过程

14、中没有精卵结合时去甲基化的过程一样的精确，常常发生没有精卵结合时去甲基化的过程一样的精确，常常发生去甲基化的异常。而在实验室条件下对动物胚胎进行克去甲基化的异常。而在实验室条件下对动物胚胎进行克隆操作或体外非生理条件的培养时，常常导致印迹基因隆操作或体外非生理条件的培养时，常常导致印迹基因的甲基化发生变化的甲基化发生变化。现在学习的是第13页，共18页影响动物克隆效率因素 3.3.胎外胎盘组织胎外胎盘组织x x染色体失活染色体失活 在正常的两性结合成为合子后的胚胎发育过程中，雌性在正常的两性结合成为合子后的胚胎发育过程中，雌性后代形成的胎外胎盘组织内失活的后代形成的胎外胎盘组织内失活的x x染

15、色体为父系来源，染色体为父系来源，而对克隆动物的研究发现，胎外胎盘组织而对克隆动物的研究发现，胎外胎盘组织x x染色体失染色体失活是随机的。这种随机灭活可能是克隆动物胎盘发育异常活是随机的。这种随机灭活可能是克隆动物胎盘发育异常的又一原因。克隆动物研究中有些类型的细胞克隆成功率的又一原因。克隆动物研究中有些类型的细胞克隆成功率低，有些类型细胞的克隆成功率较高。这些现象的原因一低，有些类型细胞的克隆成功率较高。这些现象的原因一方面归咎于供体细胞本身的变异。另一方面不同体细胞的方面归咎于供体细胞本身的变异。另一方面不同体细胞的甲基化构型不同，卵细胞质不可能对每一类构型的体细胞甲基化构型不同，卵细胞

16、质不可能对每一类构型的体细胞都发生正确的去分化作用，有些细胞类型的甲基化构型容都发生正确的去分化作用，有些细胞类型的甲基化构型容易被反转，有些细胞类型的甲基化构型不容易被反转。易被反转，有些细胞类型的甲基化构型不容易被反转。现在学习的是第14页，共18页动物克隆的研究展望1.1.用于拯救濒危动物用于拯救濒危动物 克隆技术在抢救濒危珍稀物种、保护生物多样性方面克隆技术在抢救濒危珍稀物种、保护生物多样性方面可发挥重要作用。以濒危稀有动物的体细胞为供核细可发挥重要作用。以濒危稀有动物的体细胞为供核细胞进行种间核移植，可以解决对濒危稀有动物卵母细胞进行种间核移植，可以解决对濒危稀有动物卵母细胞成熟不够

17、、卵母细胞数量不足等问题。陈大元、胞成熟不够、卵母细胞数量不足等问题。陈大元、VogelVogel和和LanzmLanzm等在这些领域做出了非常重要的贡献，等在这些领域做出了非常重要的贡献，受到广泛关注。受到广泛关注。2.2.加快育种步伐且提高育种质量加快育种步伐且提高育种质量 在良种选育方面，对选择优良性状的动物进行在良种选育方面，对选择优良性状的动物进行克隆，可以扩大种畜群巾优良基因迅速提高种克隆，可以扩大种畜群巾优良基因迅速提高种畜品质。在杂种优势利用方面，可以减少时间的畜品质。在杂种优势利用方面，可以减少时间的花费，选育的种畜性状迅速稳定。花费，选育的种畜性状迅速稳定。现在学习的是第1

18、5页，共18页动物克隆的研究展望 3.3.克隆技术与转基因技术结合克隆技术与转基因技术结合体细胞核移植技术和转基因技术的结合将对解决人体细胞核移植技术和转基因技术的结合将对解决人类器官移植来源、医药生产和疾病治疗、生物学基类器官移植来源、医药生产和疾病治疗、生物学基础理论研究等具有非常重要的意义。用基因打靶技础理论研究等具有非常重要的意义。用基因打靶技术筛选术筛选 阳性细胞作供核体进行核移植，得到转基因阳性细胞作供核体进行核移植，得到转基因动物。核移植可以通过鉴别核供体的核型而预先得动物。核移植可以通过鉴别核供体的核型而预先得知转基因动物的性别。可选择性地制备雌性的转基知转基因动物的性别。可选

19、择性地制备雌性的转基因动物，有利于在母乳中表达外源基因。因动物，有利于在母乳中表达外源基因。4.4.克隆技术与干细胞技术结合克隆技术与干细胞技术结合在体细胞克隆动物成功率低的情况下在体细胞克隆动物成功率低的情况下,利用利用ESES细胞细胞(Embryonic Stem cells)(Embryonic Stem cells)进行克隆可以增加成功率。通进行克隆可以增加成功率。通过克隆动物的胚胎干细胞作异源移植，可以解决人类移过克隆动物的胚胎干细胞作异源移植，可以解决人类移植器官供求矛盾。胚胎干细胞研究与克隆技术的结合必植器官供求矛盾。胚胎干细胞研究与克隆技术的结合必为未来医学和基因治疗带来无限生

20、机。为未来医学和基因治疗带来无限生机。现在学习的是第16页，共18页参考文献：参考文献：11粱雪粱雪.动物克隆研究进展动物克隆研究进展J.J.科技情报开发与科技情报开发与经济经济,SCI-TECH INFORMATION,SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT&ECONOMY,2009DEVELOPMENT&ECONOMY,2009年第年第1919卷第卷第2l2l期期.150151.15015122雷安民雷安民,窦忠英窦忠英.动物细胞分化与克隆动物细胞分化与克隆J.J.农业生物农业生物技术学报技术学报,Journal of,Journal of AgriculturalBiotechnology.2005,13.247253AgriculturalBiotechnology.2005,13.24725333袁树楷袁树楷,谢和芳谢和芳,王金勇王金勇.影响哺乳动物克隆影响哺乳动物克隆效率因素研究进展效率因素研究进展J.J.安徽农业科学安徽农业科学,Journal of,Journal of Anhui Agri.Sci.2007,35(7):1891-1892Anhui Agri.Sci.2007,35(7):1891-1892现在学习的是第17页，共18页现在学习的是第18页，共18页