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羊的产仔性能介于单胎动物和多胎动物之间,其卵巢卵泡发育的研究有助于从理论上对动物生殖生理进一步认识,也为提高动物的繁殖力奠定理论基础。充分了解羊卵泡发生和卵母细胞成熟,对合理改进超排技术和充分利用卵巢卵母细胞资源具有重要意义。
在动物转基因等研究中,可供分子水平进行操作的雌性生殖系细胞除了有受精卵、早期胚胎及胚胎干细胞之外,胚胎期生殖细胞也是一类可供分子水平操作的细胞,目前已经越来越受到人们的重视。如外源DNA导入的生殖细胞,如果能够利用导入外源基因的胚胎期卵巢生殖细胞与卵巢体细胞重新构建形成卵泡/卵巢,经过卵巢移植,直接使受体动物排出带有外源基因的卵母细胞,将为转基因动物的生产提供新的方法。另外,卵泡体外重组和卵巢移植也可为临床治疗卵巢疾病提供新的思路。所以,目前对胚胎期卵巢发育的研究已经愈显重要。
哺乳动物卵巢内的原始卵泡库是雌性生殖资源的储存库,反刍动物(牛、羊)在胎儿时期形成并发育,但大部分卵泡在腔前阶段退化闭锁了,这无疑是对这一资源的巨大浪费,随着生物技术的蓬勃发展,对可利用卵母细胞的需求日益增加,单纯依靠超排技术或卵母细胞体外成熟技术已不能满足日益增长的商业和研究目的的需要,因此有越来越多的学者致力于腔前卵泡的研究,并在了解了腔前卵泡的结构的基础上,建立了一系列腔前卵泡培养体系。但以上这些研究大多是以出生后、特别是性成熟的动物作为实验材料。胎儿期较系统的研究未见报道。
本实验以东北细毛羊胎羊卵巢为研究材料,对不同胎龄的东北细毛羊胎羊卵巢卵泡发育的组织学、超微结构和酶细胞化学进行了系统地研究,了解和掌握了胎羊卵泡和卵母细胞的发育规律;进而,建立了一套有效的胎羊卵巢腔前卵泡的采集方法,并对发育不同阶段的卵泡及卵母细胞进行了体外培养的初步探索,为充分利用腔前卵泡资源奠定了理论和实践基础。
实验结果表明:
1.胚胎卵巢重量与胚胎长度、胚胎重量、卵巢体积拟合的回归方程:Y4=6.357+0.088Y1+0.004Y2+13.707Y3其中Y1为胚胎长度(cm);Y2为胚胎重量(g);Y3为卵巢体积(ml)Y4为卵巢重量(mg)。
2.东北细毛羊胎羊卵巢髓质组织结缔化程度逐渐增大,血管不断增多、变粗和向四周扩展,至20周时,已占据卵巢中央的大部分区域,把皮质推压到较窄的边缘区域。胎羊卵巢10周龄左右髓质与皮质分界模糊,到12周龄左右分界明显,21周龄左右形成了完整的皮质和髓质。
3.随着胎羊的生长发育,卵原细胞在逐渐减少,而卵母细胞在不段地增加。到21周龄左右基本完成了卵母细胞的储备。
4.胎羊卵巢10周龄左右出现原始卵泡;12周龄左右出现由原始卵泡向初级卵泡过渡的中间类型;14周龄左右规则的单层立方卵泡细胞的初级卵泡出现;18周龄发现了次级卵泡。
5.18周龄左右胎羊卵巢卵泡卵母细胞出现透明带;20周龄左右胎羊卵巢卵母细胞被3~4层颗粒细胞包围时,形成了一薄层较完整的透明带。20周龄左右胎羊卵巢卵泡卵母细胞出现了三级卵泡,21周龄左右发现大腔卵泡(葛拉夫氏卵泡)。
6.卵泡窝存在于胎羊卵巢发育的整个过程中,以三种形式存在:即多卵原细胞构成的卵泡窝、多卵母细胞构成的卵泡窝及多卵原细胞和多卵母细胞共同构成的卵泡窝。
7.在胎羊卵巢中,发育早期存在由许多卵原细胞构成的复合体;多卵原细胞或多卵母细胞或二者共同构成的小复合体,存在于胎羊卵巢发育整个过程中。
8.胎羊卵巢原始卵泡的形成过程
一种形式:卵原细胞分裂成初级卵母细胞后,外周被来自卵巢基质的细胞包围,即形成单卵初级卵泡细胞的卵泡;另一种形式:首先卵原细胞不断、快速地有丝分裂,被多层梭形细胞完整包围,形成大的卵原细胞复合体,然后,又分裂成许多小的复合体,最后,卵原细胞分裂为初级卵母细胞(1个或数个),卵泡细胞侵入,形成原始卵泡。
9.胎羊卵巢在卵巢发育各阶段都有一定数量卵母细胞发生退行性变化—闭锁。
10.胎羊卵巢卵泡卵母细胞碱性磷酸酶,主要定位在卵母细胞质膜上。胚胎早期,核的代谢活动强烈,随着胎儿生长,代谢活动减弱,而细胞膜的代谢活动恰好相反。
11.酸性磷酸酶,主要定位于溶酶体上。随着胎儿的发育,胎羊卵巢卵泡卵母细胞上酸性磷酸酶不断增多,即卵母细胞退化逐渐增加。
12.用机械-酶消化法分离不同发育阶段的胎羊卵巢腔前卵泡最适宜的胶原酶浓度是0.06%(w/v)(含胶原酶约120消化单位/mL)。分离12周龄左右的胎羊腔前卵泡所获得的原始卵泡数量比其它时期分离的要多,分离获得初级卵泡的最佳时间是在20周龄左右。随着胎龄增加,分离所得正常卵泡率逐渐增加。
13.在本培养体系中,0.6IU/mlPMSG处理组对胎羊腔前卵泡体外48h培养效果最好。在培养的过程中,腔前卵泡活率随培养时间延长而逐渐下降。20、21周龄左右胎羊卵巢腔前卵泡体外培养72h,体积明显大于其它培养各组,腔前卵泡培养活率也显著高于其它培养各组,21周龄左右胎羊腔前卵泡活率可达38.98%。
14.胎羊腔前卵泡体外培养,原始卵泡可以发育到初级卵泡;初级卵泡多数能发育到次级卵泡阶段,少数能发育到有腔卵泡初期的体积;次级卵泡部分能发育到早期腔卵泡体积,绝少数出现了腔样结构。