性別控制:定義,優勢,降低發病率,更好遺傳素質,常用方法,細胞儀分離法,性別鑑定法

動物的性別控制(sex control)技術是通過對動物的正常生殖過程進行人為干預，使成年雌性動物產出人們期望性別後代的一門生物技術。性別控制技術在畜牧生產中意義重大。首先，通過控制後代的性別比例，可充分發揮受性別限制的生產性狀(如泌乳)和受性別影響的生產性狀(如生長速度、肉質等)的最大經濟效益。其次，控制後代的性別比例可增加選種強度，加快育種進程。通過控制胚胎性別還可克服牛胚胎移植中出現的異性孿生不育現象，排除伴性有害基因的危害。性別控制可以通過精子分離或胚胎性別鑑別來實現。

基本介紹

中文名：性別控制
定義：對動物正常生殖過程進行人為干預
優勢：降低伴性別遺傳病的發病率等
常用方法：精子的流式細胞儀分離法等
意義：增加選種強度，加快育種進程
展望：技術能在畜牧生產中得到廣泛套用

定義,優勢,降低發病率,更好遺傳素質,常用方法,細胞儀分離法,性別鑑定法,問題與展望,

定義

優勢

降低發病率

性連鎖遺傳病，有四百多種，現實中常常見到的X連鎖顯性遺傳病有遺傳性腎炎、抗維生素D佝僂病、磷酸鹽血症、色素失禁症等；常見的X連鎖隱性遺傳病有紅綠色盲、蠶豆病、血友病、假性肥大型肌營養不良、先天性丙種球蛋白缺乏症、睪丸女性化等，Y連鎖遺傳病也有十幾種。性連鎖遺傳病，相對容易預防，原因就是可以通過性別控制來實現。因為性連鎖疾病可以隨著性別的不同，而表現出正常人、攜帶者或者患者，所以可以通過控制性別的方式，獲得這個家族健康的男孩或者女孩。

更好遺傳素質

在夫妻之中，兩個人存在著明顯的綜合素質差異，比如說女方綜合素質比男方好的多，那么有目的的生育一個男孩是最好的，因為男孩可以把母親的優秀素質繼承到極致；如果男方的綜合素質好，生育一個女孩，往往更多的繼承來自父親的優良基因。

男性與女性的不同，僅僅是在性染色體上的不同。男性是XY，女性是XX，X染色體攜帶基因比較多，基因組工程的報告是1090個，Y染色體相對較小，攜帶基因量也少，為144個。

男性性染色體中的X，必然來自於母親，因為父親提供Y，那母親只能提供X，這是毋庸置疑的。X基因量大，因此，男孩像母親。

對於女孩，有兩條X染色體，但這兩條X染色體並不是都發生作用的，在遺傳上一條是失活的，染色質異固縮，因此，女性的基因產物，同具有一條X染色體的男性差不多，在遺傳學上這叫做劑量補償。

女性兩條X染色體中，來自於母親一條，來自於父親一條，但到底是哪一條失活，原先認為是隨機的，現在認為，失活也是一次身體內的自然選擇，自然的法則就是優勝劣汰，這個時候，沒有質量損失的一方，是容易保留的，比如說，精子新鮮，在射精後很快遇到已經排出的卵子，這個時候精子質量更好，因此，來自於父親的X染色體占優勢，母親的被失活。如果射精後精子已經開始老化，質量下降，這個時候排卵，就會是以母親的X染色體遺傳為主；如果都老化或者都新鮮，那就是隨機的，看哪一方以微弱的優勢被選擇。

因此，男孩更像母親是肯定的，女孩大部分情況下更像父親，也有一部分是隨母親的。郝愛勇醫生認為，臨床上，男性的精子最佳化更好控制一些，因此，實現女兒隨父親是比較容易的，不存在技術難度。性別控制更有利後代，這也是優生的要求，實行性別控制，對於很多家庭是有非常重要的優生意義的。

常用方法

性別控制主要包括兩個方面，即受精之前和受精之後。前者是通過對精子的體外干預，使在受精之時便決定了後代的性別。後者是通過對胚胎性別進行鑑定，從而獲得所需性別的後代。性別控制技術在畜牧生產中具有重要意義，首先，控制後代的性別比例可增加選種強度，加快畜禽育種進程，同時也可提高珍稀動物的繁殖、保種進程；其次，通過控制胚胎性別可以及時克服牛胚胎移植中出現的異性雙生不育的現象；第三，可使受性別限制的生產性狀（如泌乳、產蛋）和受性別影響的生產性狀（如生長速度）的生產能力得到充分發揮，從而獲得最大經濟效益；第四，可以防止性連鎖遺傳疾病，迅速降低伴性有害基因在群體中的頻率。

細胞儀分離法

（1）生物學原理

哺乳動物精子的遺傳物質以緻密的單倍體染色質形態存在於精子細胞核內，因X、Y性染色體相差很大，致使兩性精子DNA總含量可相差3%～4%。這就是人們多年以來夢想通過重量或密度的不同來分離兩性精子而達到性別控制的惟一根據。但由於不同發育時期的精子尾部和頂體的大小差異往往會掩蓋染色質含量的微弱差異，故較大的Y精子很可能會重於較小的X精子。所以，依據整個精子的重量或密度來分離兩性精子的方法一般不會很理想。目前，最可靠的分離精子方法是根據X和Y精子的DNA含量存在差異的原理，利用改良的流動細胞測定儀分離X和Y精子。

（2）流式細胞儀工作原理

流式細胞儀由液流系統、光學系統、分選系統和數據處理系統等所組成，能夠定量測定精子等多種單個細胞的細胞膜、胞漿以及核內的多種物質，而且具有測定快速、精確、多參數的特點。利用流式細胞儀進行精子分離前，先將可與DNA結合的螢光素染料（Hoechst33342）與稀釋的精液共同培養；分離時，精液首先以極高的速度噴出，形成一個個極微小的液滴，存在於微滴中的單個精子因受到雷射照射而產生出相應的光散射信號和某種顏色的螢光信號，前者的強弱反映精子細胞的大小、形態等，後者是由與DNA鏈定量結合的染料受到某種波長的光的激發而發射出來的，光學系統通過分析測出該精子的DNA含量，從而識別出其類型並以圖表的形式在計算機上直觀地顯示出來；接著，分選系統依精子的類型分別施加以正負不同的電荷，使它們在電場中斷續向前運行時定向偏轉於不同的電極，這樣，X精子和Y精子就可被分別收集到不同的容器中而予以分離，不含精子的微滴以及類型不能被識別的模糊精子會被儀器棄掉。

（3）優缺點

我們知道，精子核是被細胞質高度地包裹著，而哺乳物的精子又是不對稱的，故精子因雷射照射而發螢光時，如果精子的定位不正確，從半透明的扁平面發出的真正反映X精子和Y精子DNA差異的螢光與從精子邊緣發射出的螢光相比則會顯得更加微弱，甚至於檢測系統不能分辨，這樣定位不正確的絕大部分精子就會被認為不可辨別而棄掉，這是影響流式細胞分類儀精度的一個重要原因。由於精卵結合時就決定胎兒的性別，所以精子分離會最大限度地節約人力、物力和財力且不會損傷胚胎，隨著技術進步，精子的分離速度已經達到了1.1×10E7個，而分離純度則穩定在90%左右，可以說這是一種很有前途的方法。

性別鑑定法

（1）生物學原理

哺乳動物Y染色體上存在性別決區（Sexdeter-miningregionofY），即SRY基因，它位於Y染色體短臂，從著絲粒到端粒與擬常染色體區相鄰的35kp的範圍內。人們將攜帶SRY基因的一段基因組片段導入XX小鼠胚胎，實現了由雌性向雄性的性反轉，證明了SRY基因確為哺乳動物的性別主宰基因。人類的SRY基因只有一個外顯子，長850bp，該基因有一個多聚腺苷酸位點和兩個轉錄起始點，其間是一個可讀框，可編碼204個胺基酸，其中包含可編碼79個胺基酸的保守區-HMG盒。SRY基因在哺乳動物間具有高度的同源性，如牛和小鼠的SRY基因有75%的同源性，同人有95%的同源性。而HMG盒的保守性更大，綿羊、牛、山羊和小鼠的HMG盒中有一段完全相同的190bp的序列，這是我們進行引物設計的重要依據。除SRY基因外，Y染色體上鋅指結構基因（ZFY）和其在X染色體上的同源序列ZFX基因對於哺乳動物的性別鑑定均具有重要意義。另外，人們也曾利用奶牛染色體成釉蛋白基因、人類Y染色體a類衛星序列進行過性別鑑定的研究。

（2）方法

聚合酶鏈式反應（PCR）法因其特異性強、靈敏度高、快速、簡便、經濟等優點，在家畜早期胚胎的性別鑑定中占有越來越重要的位置，其實質就是Y-染色體特異性片段或Y-染色體上的性別決定基因的檢測技術，即通過在一定條件下進行PCR擴增反應合成Y-染色體上特異性片段來進行胚胎性別鑑定，能擴增出目標片段的胚胎即為雄性胚胎，否則即為雌性胚胎。由於PCR極為靈敏，所以只要從胚胎中取出幾個細胞就可以進行性別鑑定，與核型分析法相比，其對性別鑑定後胚胎移植妊娠率的影響已很低了。用PCR鑑定家畜胚胎的性別其主要程式為：①胚胎的獲取：冷凍胚胎、剛從供體牛回收的鮮胚或體外受精培養的胚胎都可以用來鑑定性別；②引物的設計；③用顯微操作或徒手從胚胎中取出幾個細胞，處理後進行PCR擴增；④電泳檢測。根據引物的對數、擴增的特異片段和EB加入的時間不同，PCR法又可分為以下幾種：

①雙擴增根據Y染色體上的性別決定基因或特異性片段設計引物，同時設計一對公母共有基因引物作為內對照，避免假陽性的發生；能同時擴增出Y-染色體上相應片段和公母共有基因片段的胚胎即為雄性胚胎，而只能擴增出共有基因片段的胚胎即為雌性胚胎。

②單擴增只用一對引物，只擴增SRY基因、成釉蛋白基因、ZFY基因或Y染色體a類衛星序列，此種方法雖然節省引物，但是排除不了假陽性和假陰性的干擾。這裡要說明的一點是，曾溢滔等曾設計一個雙擴增實驗證明Y染色體a類衛星序列可用於人類的性別鑑定，至於是否適用於其他動物的性別鑑定還有待研究。

③聯合擴增由於ZFX與ZFY有較大的同源性，故我們可以利用同源區的共同引物ZFXY和各自特異引物共三種引物進行擴增，這樣，電泳檢測時，雄性DNA會出現兩條帶而雌性DNA只出現一條帶。另外，徐亞歐等人發現公牛的ZFY基因擴增片段上有兩個Pstl酶切位點，ZFX基因則沒有，所以前者電泳時會現出現3個片段，這也為擴增後檢驗提供了一種方法。

④直接觀察法此種方法是在進行擴增之前向微量離心管中直接加入適量的EB，待擴增後，將微量離心管置於紫外燈下直接觀察，螢光較強者為雄性胚胎。此種方法可以減少鑑別所需時間，但較高濃度的引物會產生一定的背景螢光。

問題與展望

從目前來看，流式細胞器分類法和PCR擴增法是較準確而發展前景廣闊的兩種性別控制方法。但是，前者由於分離速度太慢和一部分精子類型不能被識別而影響其在生產中的套用，目前需要解決的關鍵問題是提高分離準確率和分離速度，並同時加強體外受精和顯微授精技術的研究，來提高分離精子的利用率。運用PCR技術鑑定胚胎性別，關鍵是進一步研究簡易快速的胚胎切割取樣技術、胚胎性別鑑定的PCR試劑盒以及取樣胚胎的冷凍保存技術，才能進入推廣套用階段。我們有理由相信，隨著相關技術的迅猛發展，性別控制技術在畜牧生產中將會得到廣泛套用。

性別控制