摘要 繁殖力是畜牧生產中重要的經濟指標，繁殖新技術對畜禽生產與繁殖起著巨大的推動作用。性別控制技術是繁殖新技術發展史上的一個重要里程碑。對性別控制技術及其在家畜生產中的應用進行了綜述。

　　關鍵詞 繁殖力; 性別控制; 家畜生產

　　1 性別控制技術

　　性別控制( Sex control) 是指通過人為干預并按照人們的愿望使雌性動物繁殖出所需性別后代的一種繁殖新技術。性別控制技術在畜牧生產實踐中有著重要的意義。性別控制技術可使受性別限制的生產性狀( 如泌乳性狀) 和受性別影響的生產性狀( 如生長速度、肉質等) 獲得更大的經濟效益; 同時，還能增強良種選種中的強度和提高育種效率，以獲得最大的遺傳進展。此外，通過控制性別還能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等[1]。

　　1. 1 性別控制技術的發展基礎 公元前 400 年，古希臘哲學家德謨克利特就提出通過抑制一側睪丸從而控制后代性別的設想，雖然這設想在現在看來十分荒謬，但也反映出當時人們對性別控制技術的渴望。1923 年，Painter 首次證實了人類 X 和 Y 染色體的存在，并指出卵子與 Y 精子結合時發育為雄性，與 X 精子結合時發育為雌性。1959 年，Welshons 和 Jacobs 等提出 Y 染色體決定雄性的理論。1990 年，Sinclair 等[2]從人體中克隆到 Y 染色體上 1 個名稱為 SRY 的基因。此后，SRY 基因在其他動物中相繼被克隆出來，并證實其長度約為 35 kb，編碼 79 個氨基酸( HMG 盒) ，這是 SRY 基因主要的功能區。研究發現，人與哺乳動物的 HMG 區域的同源性高達 70% ，而在其他區域如此高的同源性[3 - 8]。Y 染色體上 SRY 基因的發現是哺乳動物性別決定理論的重大突破，也為性別控制技術奠定了理論基礎。

　　1. 2 性別控制的方法 目前，性別控制的方法主要分為受精前的控制( X 精子與 Y 精子的分離) ; 與受精后的控制( 早期胚胎的性別鑒定) 。受精前的控制是指通過在體外對精子進行干預，使在受精之前便決定后代的性別; 受精后的控制指通過對胚胎進行性別鑒定，從而獲得所需性別的后代。在家畜生產實踐中，較為理想的方法是先分離 X、Y 精子，然后再根據需求進行人工授精，從而得到所需性別的后代。

　　1. 2. 1 X 與 Y 精子分離的方法。從20 世紀50 年代開始，人們就開始了對 X 與 Y 精子的大小、帶電荷數、密度及活力等方面的研究。研究表明，X、Y 精子的差異主要表現在 X 精子的 DNA 含量大于 Y 精子以及 Y 染色體上的性別決定序列 SRY[2，9]。此外，二者在其他方面無明顯差異。X 與 Y 精子 DNA 含量的差異就是 X、Y 精子分離的理論基礎[10]。 X 與 Y 精子的分離方法有很多種，包括物理分離法，沉積分離法、梯度離心法、電泳法、白蛋白沉淀法、免疫學分離法以及流式細胞儀分離法等。其中，流式細胞儀分離法具有效率高、準確率高等優點，是目前畜牧生產中較為高效、可靠且使用范圍廣泛的一種方法[11 - 12]。

　　1. 2. 1. 1 流式細胞儀分離法。目前，在生產中使用最多、技術最為成熟的就是流式細胞儀分離法。此方法的理論依據就是 X、Y 精子頭部 DNA 含量的差異。在家畜中 X 精子的 DNA 含量比 Y 精子高 3% ～ 4%[10]。根據這一差異，用 DNA 特異性染料( 常用 Hochest33342) 對精子進行染色，染料著色量與 DNA 含量成正比[13]。經過染色的精子會連同少量的稀釋液逐個通過激光束，然后精子上的熒光染料就會被激發形成光學信號，探測器根據發光強度的強弱將信息傳遞給計算機，計算機的信息處理系統會使發光強度高的帶正電，弱的帶負電，然后帶電液滴通過高壓電場被分開，進入 2 個不同的收集管，正電荷收集管為 X 精子，負電荷收集管為 Y 精子[1，12]。經過多年的改進，流式細胞儀分離的準確率可達90% 以上，此方法已經用于商業化，特別是在奶牛的生產中較為常用。

　　1. 2. 2 早期胚胎的性別鑒定。通過對早期胚胎進行性別鑒定，移植已知性別的胚胎，也可以控制后代的性別比例。對胚胎進行性別鑒定有許多方法，如核型分析法、SRY - PCR法、免疫學法和 X - 相關酶法等。目前，在生產實踐中最有效、最常用的早期胚胎的性別鑒定方法就是 SRY - PCR 法。

　　1. 2. 2. 1 核型分析法。不同物種的染色體都有各自特定的形態結構，包括染色體的長度、著絲點位置、臂比、隨體大小等特征，且這些形態特征是相對穩定的。胚胎的性別鑒定就是分析胚胎細胞的染色體組，具有 XX 染色體的是雌性胚胎，具有 XY 染色體的是雄性胚胎。核型分析一般采用切割胚( 晚期桑葚胚、囊胚或擴張囊胚) ，檢測時一半用于鑒定性別，另一半用于移植或冷凍[27]。如果想要擴張囊胚，切割時可切成含內細胞團的半胚和含滋養層細胞的半胚，前者用于冷凍和移植，后者用于核型分析[27]。核型分析法的主要步驟如下: 先取部分胚胎細胞，用秋水仙素處理使細胞處于有絲分裂的中期，然后制成染色體標本，通過顯微攝影分析染色體組成并確定胚胎性別[1]。此方法的準確率可達 100% ，但此方法對胚胎損傷較大，且操作有一定難度，因此在生產實踐中難以推廣。

　　1. 2. 2. 2 X - 相關酶法。X - 相關酶法是通過測定早期胚胎中與 X 染色體連鎖相關酶的活性來鑒定胚胎性別的一種方法。此方法通過觀察相關酶與底物著色反應的顏色來鑒別胚胎性別。此方法的準確性較低，且不能檢測桑椹胚以后的胚胎性別，因此在生產中并不常用[28]。

　　2 性別控制在家畜生產中的應用

　　性別控制技術對于家畜生產具有重大意義，在生產中能夠增加所需性別的動物，提高家畜生產的經濟效益，特別是對奶牛產業起著重要的推動作用。此技術還可以通過控制后代的性別，從而避免異性胚胎移植導致的孿生不育現象; 同時對預防伴性遺傳疾病也起著舉足輕重的作用[28]。

　　2. 1 流式細胞儀在家畜生產中的應用 由于對胚胎進行性別檢測時，會對胚胎造成一定程度的損害，從而會導致妊娠率的降低; 鑒定時對樣本有一定的要求，對劣質胚胎的鑒定效果較差，因此在家畜生產上使用最多的是流式細胞儀分離法[12]。在奶牛行業中，流式細胞儀得到了廣泛應用。截至 2012 年，全國擁有 36 臺流式細胞儀，分布在洛陽白馬寺種公牛站、河南鼎元種牛有限公司、北京奶牛中心種公牛站、賽克星股份有限公司以及其他一些生物公司和種公牛站[33]。 2006 年寶雞市在陜西省率先使用了性控凍精技術，累計已配種上萬頭，母犢率達 92% 以上[34]。“十一五”期間，在全國 2 700 多個奶牛場累計使用奶牛性控凍精 150 多萬支，生產奶牛母犢 50 余萬頭，總產值達 25 億元[35]。陜西省千陽縣 2008 年開始使用此技術，截至 2015 年底累計產犢母犢單項增加經濟收入 836. 42 萬元[36]。

　　2. 2 SRY - PCR 技術在家畜生產中的應用 對于性染色體差異較小的物種而言，使用 X、Y 精子分離法較為困難，且后代有一定的畸形率[37]。因此，SRY - PCR 在家畜生產中也是一種常見的方法。PCR 具有快速、簡便、特異性強等特點，此方法在養牛業中已經廣泛應用[38]。在試驗中，PCR 分為常 PCR、多重 PCR 和巢式 PCR。早期試驗大多采用常規 PCR 法，后來為避免擴增失敗而導致的判斷結果的錯誤，一般采用多重 PCR 法，在擴增性別特異引物的同時擴增常染色體序列作為陽性對照[39]。巢式 PCR 法就是同時根據 1 個性別特異基因設計 1 對外引物，獲得被測基因較長的擴增產物，再根據擴增產物序列設計第 2 對引物( 內引物) 對產物進行第 2 次擴增[37]。研究表明，與其他 PCR 法相比，巢式 PCR法胚胎性別鑒定的靈敏度得到大大提升[40 - 41]。在實際生產中，將多重 PCR 與巢式 PCR 結合起來可以提高結果的可靠性[37]。在奶牛產業中，為了多生母犢，可以對 SRY 基因進行定點突變，使之不再表達，從而控制牛犢性別[42]。

　　3 小結

　　性別控制的各種技術都有各自的優點與缺點。隨著科學技術的進步，性別控制技術的準確度與靈敏度一定會得到更大提升。相信在不久的將來，性別控制技術就會走上商業化與生產化的規模，同時也一定會為家畜產業帶來更大的經濟效益。

　　參考文獻

　　[1]朱士恩. 家畜繁殖學[M]. 北京: 中國農業出版社，2009.

　　[2]SINCLAIR A H，BERTA P，PALMER M S，et al. A gene from the human sex-determining region encodes a protein with homology to a conserved DNA-binding motif[J]. Nature，1990，346( 6281) : 240 -244.

　　[3]GUBBAY J，COLLIGNON J，KOOPMAN P，et al. A gene mapping to the sex-determining region of the mouse Y chromosome is a member of a novel family of embryonically expressed genes[J]. Nature，1990，346 ( 346) : 245 -250.

　　《性別控制技術及其在家畜生產中的應用》來源：《安徽農業科學》，作者：郭海燕，張 昊，李擁軍 ，程國虎。