动物性别控制技术

8　动物性别控制技术

动物性别的雌雄之分保证动物通过有性繁殖繁衍后代。在动物界，雌雄个体的比例一般总是一半对一半。但是，在动物生产中，不同的生产目的，就要求饲养不同性别的动物。例如，养奶牛就希望多生母犊;养蛋鸡的就希望多孵化出母雏;要想多产鹿茸，就希望多生公鹿;在商品猪的杂交生产中，对于父本品种就希望多产雄性，对于母本品种则希望多产雌性。为了降低生产成本，人们期盼减少那些不需要的性别个体出生。因此，长期以来，人们一直在探索如何控制动物的性别。为了解决这一问题，还得从动物的性别是怎样形成的谈起。

(1)动物的性别是如何形成的

动物的性别是由遗传决定的。对于哺乳动物(如猪、马、牛、羊和鹿等)，雄性个体的睾丸中能产生两类精子:一类是带X染色体(染色体是遗传物质的携带者)的精子，另一类是带Y染色体的精子。雌性个体则只能产生一种带X染色体的卵子。雌雄个体交配后，如果带X染色体的精子与卵子受精后就会形成XX雌性个体;如果带Y染色体的精子与卵子受精后就会形成XY雄性个体。对于禽和鸟类，则和哺乳动物正相反，雄性个体只产生一种带Z染色体的精子，雌性个体则产生带Z染色体和W染色体的两种卵子。如果带Z染色体的卵子与精子受精，就会形成雄性;如果带W染色体的卵子与精子受精就会形成雌性。

严格说来，性染色体决定动物个体的性别还不是本质。性别决定的遗传基础，归根结底是基因。在这方面，对哺乳动物研究得较深入。研究表明:Y染色体在决定雄性方面具有重要作用，其中，Y染色体上有一段很小的片段对决定雄性是至关重要的，这个片段称之为SRY(即Y染色体上性别决定区段)。

动物性别的形成除了遗传是决定因素外，环境也是重要的影响因素。这里的环境包括内环境和外环境。内环境是指胚胎发育过程中的环境。胚胎在性分化之前在结构上并没有性别之分，当在自身分泌的性激素的诱导下便分化成不同性别。在雌性激素的诱导下，分化为雌性;在雄性激素诱导下，分化成雄性。有些较低等的动物，如蛙类和鱼类，在外源激素的诱导下，会产生性反转。

(2)动物性别控制有哪些途径

动物性别控制可在受精前、受精后和受精时三个阶段进行。

受精前控制受精前对动物的性别控制主要适用于哺乳动物。因为哺乳动物的雄性可产生带X染色体和带Y染色体两类精子。如果事先将这两类精子分离出来，使带X染色体的精子与卵子受精就可得到雌性，使带Y染色体的精子与卵子受精就可得到雄性。人们在试图分离这两类精子方面作了长期的探索与研究，但均未取得突破性的进展。其主要主法有:

①沉降法和密度梯度离心法。这类方法是以带X染色体精子的比重大于带Y染色体精子的假设为前提的。虽研究报道很多，但均未取得满意的结果。②电泳法。该法以推测这两类精子表面存在电荷差异为根据。虽然有大量的电泳分离精子的报道，但都未得到可靠的重复。③免疫学方法。此法是利用免疫反应来识别这两类精子，从而达到分离这两类精子的目的。研究证明:在哺乳动物的雄性个体中可以检测到一种微弱的抗原，这种抗原称之为H-Y抗原，产生这种抗原的基因存在于Y染色体上。因此，人们推测:带Y染色体的精子也带有H-Y抗原。如果用制备的H-Y抗体加入到精液中，带H-Y抗原的精子就会与H-Y抗体结合产生免疫反应，从而失去活性。这样一来，精液中保留下来的就是有活力的带X染色体的精子了。然而，试图用这种方法来分离精子的尝试也失败了。④流式细胞分离法。这种方法利用流式细胞分类仪可将精子分成两类。这种仪器利用超声波振动使精子悬浮液微滴化，从喷咀喷出，经激光光线照射，测定光散射、荧光强度，同时，通过静电偏振板将精子分成左右两部分(脱氧核糖核酸有差异的两部分)。脱氧核糖核酸(DNA)含量高的那部分就是带X染色体精子，DNA含量低的那部分就是带Y染色体精子(一般认为:这两类精子在DNA总含量上相差2%～3%)。用分离出来的两类精子分别给母畜输精，虽然在牛和猪的某些试验中取得了较理想的结果，但经过这种装置分离出来的精子活力很差，受胎率低，产仔数少。而且这种仪器分离精子的速度很慢，远远赶不上实际生产的需要。

由此看来，要真正实现两类精子的分离，还有待进一步的研究和探索。

受精后控制精子与卵子受精后，以遗传基础上看，该个体的性别就确定了，何以能对其性别进行控制呢?表面看来，这类性别控制确实有点“马后炮”，但这种“马后炮”却有较大的实践意义。受精后的性别控制方法有两种。

第一种是对早期的胚胎进行性别鉴定，进而淘汰不需要的性别的胚胎，保留所需性别的胚胎，并让其继续发育，直至出生。这种方法，已在奶牛业中推广应用。早期胚胎的性别鉴定往往是与胚胎移植结合进行的。例如，在奶牛中，作胚胎移植前对胚胎进行性别鉴定。性别鉴定的方法有:a．通过核型分析，直接观察胚胎细胞是否存在Y染色体。有Y染色体存在，即雄性，否则即雌性。b．用已知的Y染色体上的特异DNA片段(如SRY)作为探针，探测被检胚胎细胞的DNA中是否存在SRY同源片段。如果存在，即雄性，否则即雌性。c．采用H-Y抗原免疫反应。H-Y抗原的基因在精子中不能表达出来，但在胚胎中，这种基因可表达成H-Y抗原。将被检胚胎置于H-Y抗体的环境中，免疫反应呈阳性者即为雄性胚胎，免疫反应呈阴性者即雌性胚胎。在上述方法中，特别是第b．种方法，检测效率很高，具有很大的推广价值。

第二种是通过外界环境诱导性反转。这一方法适用较低等的动物(如两栖类和鱼类)。例如，在水温较高(30℃)的情况下，蝌蚪将发育成雄性蛙;当水温20℃时，蛙的性别雌雄比例相等。在鱼类利用外源激素诱导性反转已取得成功，并在生产中得到应用。在性分化以前的幼鱼的铒料中分别加入一定剂量的雄性激素(如睾丸酮)或雌性激素(如雌二醇)，作用一段时间后，整个鱼群的性别将分别成为雄性或者雌性。但是，采用这种方法在哺乳类甚至较低等的禽类迄今尚未取得成功的性反转。

受精时控制受精时刻对动物性别的控制原理是:在受精时刻，由双亲所造成的一种特定的受精环境(主要是母畜体内、特别是子宫内的生理环境，也包括公畜的精液对子宫内环境的影响)使精子与卵子的结合具有某种选择性。这里所指的选择性有两种含义:一是带X或带Y染色体的精子对卵子的主动选择，二是卵子主动对某类精子的选择。当某种体内环境有利于带X染色体的精子结合时，则雌性后代比率高，反之，则雄性后代比率高。

前人的大量统计资料和研究表明:亲体的生理状况对子代性别比率是有影响的。例如，亲体内的酸碱度(pH值)，偏酸者多产雌，偏碱者多产雄;离子浓度，有人认为:钠、钾离子浓度高者，有利于生雄性;钙、镁离子浓度高者，有利于生雌性，也有人认为镁离子有利于生雄性。激素(包括雌激素和雄激素等)对子代性别比率也有较大的影响。此外，影响子代性别比率还包括许多环境因子。例如，亲本(参与繁殖过程的雄性和雌性个体的总称)在应激(受到环境变化的刺激)状态下，子代雌性比率增加;雌亲信物中能量和蛋白质比例对子代性别比率也有影响，能量高者多生雌，蛋白质含量高者多生雄。还有，繁殖季节、亲本的年龄、胎次也能影响子代性别比率。总之，亲本所处的外界环境条件对子代性别比率的影响归根结底是通过亲体的一种特定生理环境而作用于受精过程的。因此，只要能确定影响子代性别比率的这种亲体的特定生理状态的内含，那么，就可以通过人为地调节，达到或接近这种特定的生理状态，从而实现控制动物性别的目的。人类很久以来就感知到亲体状态以及多种环境因素对子代性别比率的影响这一现象，但为什么至今在实践中还不能通过这一途径来有效地控制动物性别呢?原因就在于没能认识这种特定生理状态的本质。仅从单个因子去控制性别，往往是一种情况下偶然成功，而在另一种情况下，由于某种与上述因子起拮抗作用的，且被忽视了的未知因子的负效应致使试验归于失败。尽管如此，这一控制动物性别的途径仍有广阔的应用前景。这一途径在理论上是有依据的，已取得的研究成果也是令人信服的。一旦取得成功，它或许会成为一种最廉价、最方便的控制动物性别的方法。