李 寧,黃承俊
(遼寧省農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心,遼寧沈陽110032)
梅花鹿是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物。由于梅花鹿季節(jié)性發(fā)情、繁殖周期較長、單產(chǎn)、自然繁殖率低,人們不得不借助新的繁殖技術(shù)。其中,需求最為廣泛的是體外胚胎生產(chǎn)。該技術(shù)能有效利用淘汰資源[1]、活體卵巢[2]、未成熟個(gè)體等[3]快速擴(kuò)大良種覆蓋率,提高鹿群整體水平。
文章涉及的體外成熟(IVM)、體外受精(IVF)和體外培養(yǎng)(IVC)是體外胚胎生產(chǎn)的3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過對(duì)該環(huán)節(jié)的了解,不僅能掌握國內(nèi)外梅花鹿體外胚胎的生產(chǎn)現(xiàn)狀,對(duì)資源庫的建設(shè)也有一定的幫助。
梅花鹿是季節(jié)性發(fā)情動(dòng)物,通常集中在9~11月份發(fā)情,周期為12~16 d。梅花鹿的生殖系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)與牛、羊等反芻動(dòng)物相似,子宮呈典型綿羊角狀,子宮角內(nèi)妊娠[4]。梅花鹿發(fā)情前后,血漿中促卵泡生成激素(FSH)、促黃體生成素(LH)、雌二醇(E2)、孕酮黃體酮(P4)含量的變化模式也與牛、羊等反芻動(dòng)物的相似,排卵發(fā)生在發(fā)情或LH峰后2 d內(nèi)[5]。因此,梅花鹿的生殖調(diào)控或可借鑒牛、羊等反芻動(dòng)物的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)。
梅花鹿卵母細(xì)胞的體外成熟主要參照牛、羊等反芻動(dòng)物的相關(guān)技術(shù)。成熟條件為5%CO2,飽和濕度的CO2培養(yǎng)法。溫度多為38.5℃,也有38.8℃[6]。尚未見三氣培養(yǎng)法的報(bào)道?;A(chǔ)液均為M199培養(yǎng)基。成熟時(shí)間為20~24 h,其中24 h的效果要優(yōu)于20 h,但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[7],與牛、羊等反芻動(dòng)物的結(jié)果相同。
成熟液的添加物主要有血清、卵泡液、FSH、LH、E2、表皮生長因子(EGF)、4-羥乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)、半胱胺酸等,不同的添加物組合,效果差異很大。胎牛血清(FBS)和羊卵泡液(FF)的添加量多為10%、FSH為10μg/mL、LH為1μg/mL、E2為1μg/mL、EGF為50μg/L、HEPES為25 mmol/L、半胱胺酸為100μmol/L。卵母細(xì)胞的核成熟率在51%~80%[6,8],EGF、胰島素、轉(zhuǎn)鐵蛋白和硒可有助于核的成熟[9]。研究報(bào)道,F(xiàn)SH和E2是鹿卵母細(xì)胞體外成熟的必要激素[9-10]。但是,在繁殖季節(jié),E2的效果并不明顯,反而0.2 mmol/L半胱氨酸能夠有效促進(jìn)卵母細(xì)胞的體外成熟?;A(chǔ)液中添加10%FBS、10μg/mL FSH、1μg/mL LH、0.2 mmol/L半胱氨酸和50μg/L EGF,具有較好的成熟效果。非繁殖季節(jié)時(shí),添加10%FBS、20μg/mL FSH、2 mg/L LH、0.4 mmol/L半胱胺酸和100μg/L EGF,成熟效果較好[7]。
繁殖季節(jié)卵母細(xì)胞的體外成熟率極顯著高于非繁殖季節(jié)的體外成熟率。原因是梅花鹿為短日照動(dòng)物,非繁殖季節(jié)的內(nèi)分泌和黃體自然性循環(huán)受限,導(dǎo)致激素分泌不足,進(jìn)而影響卵母細(xì)胞發(fā)育[7]。但是,完整且致密的高質(zhì)量卵丘-卵母細(xì)胞復(fù)合體的體外成熟,并不受季節(jié)的限制[6]。
另外,卵巢對(duì)保存時(shí)間和溫度也有一定的要求。短時(shí)運(yùn)輸時(shí),時(shí)間不得超過6 h,保存溫度為30℃;長時(shí)運(yùn)輸時(shí),時(shí)間為6~12 h,保存溫度為20~25℃;當(dāng)運(yùn)輸超過12 h時(shí),保存溫度應(yīng)控制在10~15℃[8,11],否則會(huì)極大降低卵母細(xì)胞的體外成熟率。
研究發(fā)現(xiàn),20%發(fā)情羊血清(SS)是各種鹿類體外獲能的關(guān)鍵[9,12]。牛經(jīng)典的肝素獲能機(jī)理也符合鹿類[13]。鹿的體外受精程序可參照牛、羊的進(jìn)行。因此,梅花鹿體外受精的研究分為血清和肝素兩個(gè)方面。由于梅花鹿相關(guān)方面的研究相對(duì)較少,其中使用血清的報(bào)道居多,而肝素的多見于其他鹿類[14]。
受精條件有飽和濕度的CO2(5%)培養(yǎng)法和飽和濕度的三氣培養(yǎng)法(5%O2、5%CO2、90%N2)。溫度多為38.5℃,也有38.8℃[6]。據(jù)馬鹿相關(guān)試驗(yàn)顯示,溫度在38~39℃之間,精子的體外獲能效果差異并不顯著,但以38.5℃最佳[14]。梅花鹿體外受精溫度的選擇或可參照馬鹿的使用?;A(chǔ)受精液多為SOFaa液,也有用TALP液的[9]。受精時(shí)間均為18 h,尚未見BO液的報(bào)道。
精子體外獲能的方法為Percoll梯度離心法,尚未有上浮法和孵育法的報(bào)道,可能與使用血清有關(guān)。在馬鹿方面,以BO液為受精媒介進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),結(jié)果顯示,Percoll梯度離心法的精子頂體反應(yīng)率和活力均顯著低于其他兩種[14],表明梅花鹿體外獲能方面仍有很大的研究空間。
受精液的添加物基本均是20%的發(fā)情羊血清(SS)。精子用Percoll梯度離心法處理后,直接用受精液進(jìn)行稀釋備用。使用SOFaa液時(shí),也有用SOFaa+10 mmol/L Hepes進(jìn)行精子洗滌,再用SOFaa+20%SS+5 mg/L肝素進(jìn)行稀釋備用[6]。在血清和肝素的使用上,有學(xué)者曾對(duì)TALP液+20%SS、TALP液+2%SS、TALP液和TALP液+10 mg/L肝素的受精效果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示,TALP液+10 mg/L肝素的受精率最低,與TALP液組一樣,顯著低于TALP液+2%SS,極顯著低于TALP液+20%SS組[15]。上述研究表明,在梅花鹿的體外受精方面,也曾有研究人員對(duì)肝素進(jìn)行探索,只是結(jié)果不理想,不如Berg等的研究結(jié)果[16]。
受精時(shí),精子的使用濃度多為1×106/mL,也有3×106/mL[6]。據(jù)報(bào)道,1×106/mL濃度的精子受精率要顯著高于0.5×106/mL濃度,多精入卵率可達(dá)22%[9]。馬鹿也有多精入卵的現(xiàn)象,使用最佳濃度0.4×106/mL時(shí),多精入卵率可達(dá)15%[12]。尚未見其他鹿類的相關(guān)研究。但多精入卵是否是鹿類的共性,對(duì)胚胎發(fā)育產(chǎn)生的影響,還需進(jìn)一步探索。
培養(yǎng)條件主要為飽和濕度的三氣培養(yǎng)法(5%O2、5%CO2、90%N2)[6]。溫度多為38.5℃,也有38.8℃[6]?;A(chǔ)培養(yǎng)液均為SOFaa,培養(yǎng)時(shí)間為7~8 d,尚未見其他培養(yǎng)液的報(bào)道。培養(yǎng)方式有SOFaa+10%FCS[9]、SOFaaBSA+10%FCS+輸卵管上皮細(xì)胞單層共培養(yǎng)[6,16-17]、DSOF+10%FBS[18]、改良SOF液[19]等。據(jù)報(bào)道,鹿類胚胎與其他反芻動(dòng)物一樣,也有發(fā)育阻滯現(xiàn)象,而輸卵管上皮細(xì)胞單層,能有效促進(jìn)胚胎的進(jìn)一步發(fā)育[17,20]。當(dāng)采用輸卵管上皮細(xì)胞單層共培養(yǎng)時(shí),能顯著提高梅花鹿的桑囊胚率[6],與上述試驗(yàn)結(jié)果一致;但該試驗(yàn)中,未采用共培養(yǎng)的組,桑囊胚率均為零,與那些未用共培養(yǎng)方法卻仍獲得桑囊胚的研究不相符[9,19]。卵母細(xì)胞成熟時(shí)的質(zhì)量也決定胚胎未來的發(fā)育程度[21]。生產(chǎn)中,鹿體內(nèi)胚已步入應(yīng)用階段[22],體外胚的發(fā)展已迫在眉睫。體外胚胎生產(chǎn)各環(huán)節(jié)間的復(fù)雜聯(lián)系,仍是研究的一大難題。
綜上所述,梅花鹿的桑囊胚率比較低,整個(gè)生產(chǎn)體系還不是很完善,仍需進(jìn)一步研究優(yōu)化。