Chương III Ứng dụng công nghệ sinh học trong chăn nuôi

CHƯƠNG III ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CHĂN NUÔI BÀI 1CÔNG NGHỆ GEN ĐỘNG VẬT I. CÔNG NGHỆ GEN TRONG TẠO GIỐNG VẬT NUÔI MỚI Palmiter và cộng sự (1982) đã chuyển được gen hormone sinh trưởng của chuột cống vào chuột nhắt, và tạo ra được chuột nhắt “khổng lồ”. Từ đó đến nay hàng loạt động vật nuôi chuyển gen đã ra đời như: thỏ, lợn, cừu, dê, bò, gà, cá... 1. Nguyên lý: Chuyển một đọan gen mong muốn vào hệ gen nhân của tế bào nhận, gen chuyển có khả năng biểu hiện và di truyền ổn định ở thế hệ sau. 2. Quy trình kỹ thuật: Tái tổ hợp và tách dòng gen quan tâm Chuẩn bị vật cho Các hiện các hợp tử Quan sát được tiền nhân Chuẩn bị dung dịch DNA để tiêm Vi tiêm dung dịch DNA vào tiền nhân của hợp tử Chuyển hợp tử đã được tiêm vào tử cung vật nhận Kiểm tra hậu thế xem gen đích có biểu hiện hay không 3. Các nguyên lý sinh học: Tạo điều kiện để hệ tế bào chủ chấp nhận yếu tố lạ Gen chuyển phải được đưa vào trong nhân tế bào nhận và phải diễn ra sự dung hợp giữa gen tế bào và gen chuyển Gen chuyển phải được biểu hiện trong nhân tế bào chủ Số lượng cá thể nhận gen chuyển phải được khuếch đại Tổ hợp gen cần chuyển phải được chèn chính xác vào vị trí cần thiết. 4. Thiết kế gen chuyển: Cần phải xác định chính xác gen cần chuyển Cấu trúc gen gồm 2 trình tự chính: Trình tự mã hóa Trình tự điều hòa II. CÔNG NGHỆ SINH SẢN 1. Siêu bài noãn Kỹ thuật siêu bài noãn cải tiến có thể dẫn đến sự tăng số lượng trứng thích hợp cho thụ tinh nhân tạo. Như thế số con sinh ra từ một động vật có thể hoàn toàn cao. Người ta thường sử dụng các loại hormone như FSH, PMSG, HMG, pergonal... để gây siêu bài noãn. 2. Thụ tinh nhân tạo Thụ tinh nhân tạo là một kỹ thuật sinh sản bao gồm việc lấy tinh dịch ra ngoài con đực, đánh giá chất lượng tinh dịch (kể cả pha loãng và bảo tồn) rồi đưa tinh dịch ấy vào đường sinh dục của con cái để đảm bảo thu được thế hệ sau. * Quy trình kỹ thuật TTNT - Lấy tinh: thường sử dụng phương pháp âm đạo giả - Đánh giá chất lượng và pha loãng tinh dịch - Bảo tồn tinh dịch: ngắn hạn hay dài hạn - Phát hiện động dục ở con cái - Dẫn tinh cho con cái Ưu điểm: Một đực giống tốt có thể phối giống cho nhiều con cái Tiến hành đồng thời ở nhiều cơ sở nhân giống Khắc phục được tính không hợp về thể trọng, về sinh lý hay tập tính giữa các giống, các loài thân thuộc Tránh được các bệnh truyền qua đường sinh dục Tiết kiệm được chi phí trong công tác cải tiến giống Tuy đã đạt được những kết quả khá tốt nhưng hiện nay kỹ thuật TTNT vẫn cần được cải tiến hơn nữa (môi trường pha loãng tinh dịch…) 3. Cấy chuyển phôi và các công nghệ có liên quan a. Thu nhận phôi Có hai phương pháp thu nhận phôi ở động vật là gội rửa lấy phôi thông qua phẫu thuật và không thông qua phẫu thuật b. Bảo quản phôi Ðây là công đoạn được tiến hành trước khi cấy truyền phôi vào vật nhận, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển phôi đi xa. c. Nuôi phôi Phôi được nuôi cấy tạm thời trong các hệ thống sống khác nhau. Trong đa số các trường hợp, phôi được bọc bằng agar để bảo vệ cho màng trong suốt của phôi không bị tổn thương. d. Cấy chuyển phôi (embryo transfer) Cấy chuyển phôi là quá trình thu nhận phôi từ một con cái (con cho) và chuyển sang một con cái khác (con nhận) để hoàn thành thời kỳ có thai. e. Sinh thiết phôi Sinh thiết từ phôi sinh đôi cùng trứng có thể xác định được giới tính và các đặc tính di truyền của dòng vô tính. Có thể hút ra một ít tế bào từ phôi để xét nghiệm hoặc dùng dao cắt một phần của phôi. f. Thụ tinh in vitro (in vitro fertilization) Các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp thụ tinh in vitro để giải quyết vấn đề tính hữu thụ ở người trong nhiều năm qua. 4. Tạo dòng vô tính động vật Tạo dòng vô tính (somatic cloning) là một thuật ngữ được dùng để chỉ một tập hợp cá thể (từ hai trở lên) có xuất xứ từ một cá thể ban đầu qua quá trình sinh sản vô tính. a. Chia tách phôi (embryo spliting) Với kỹ thuật này có thể cho ra hai hay nhiều phôi từ một phôi ban đầu, tạo ra hàng loạt các cá thể giống hệt nhau về mặt di truyền hay nói cách khác là tạo nên một dòng vô tính. a.1 Tách phôi làm đôi Điều kiện: Chọn các phôi phát triển bình thường Nếu tách ở giai đoạn phôi dâu: chia 2 khối mầm phôi Nếu tách ở giai đoạn phôi nang: ngoài phần nhân thì phần lá nuôi cũng phải được tách kèm Quy trình thực hiện: Cắt phôi theo quan điểm thứ nhất: Cố định phôi, cắt màng trong suốt Dùng micropipette hút mầm phôi ra ngoài Cố định mầm phôi và cắt thành 2 phần Đưa một phần vào màng trong suốt vừa cắt Phần còn lại đưa vào màng trong suốt của trứng đã loại nhân trước đó. Cắt phôi theo quan điểm thứ hai: Lắp hệ thống thiết bị vi thao tác vào kính hiển vi. Đưa phôi vào đĩa petri có 200-3—ml dung dịch nuôi cấy, đợi 3 – 5’ Di chuyển dao cắt xuống gần phôi rồi tăng độ phóng đại của kính Đặt dao vào giữa khối tế bào phôi Cắt phôi thành 2 Chuyển phôi sang dung dịch nuôi cấy mới trước khi cấy truyền vào vật nhận Có thể nuôi cấy và chia tách lặp lại để thu được nhiều phôi hơn Khả năng sống của phôi: Khả năng sống của mỗi phôi nửa thấp hơn so với phôi nguyên. Có thể do sinh khối tế bào phôi nửa ít hơn phôi nguyên Sau khi được tạo ra , phôi nửa có thể được chuyển vào vật nhận hay bảo quản ở điều kiện đông lạnh. a.2 Tách phôi thành từng tế bào riêng lẽ: Nguyên tắc: Sử dụng hệ thống vi thao tác để tách rời các tế bào của phôi ở giai đoạn sớm, mỗi tế bào sẽ phát triển thành 1 cơ thể hoàn chỉnh trong điều kiện thích hợp. Quy trình thực hiện: Tạo phôi: chọn phôi ở giai đọan sớm (có thể thu nhận từ tử cung con vật hay tạo ra trong PTN) Tách rời các tế bào: dùng enzyme trypsin hay lắc nhẹ trong môi trường ổn nhiệt Đóng gói tế bào phôi: để các tế bào phát triển thành phôi, chúng được bao bọc bởi lớp ZP Nuôi cấy: nuôi phôi in-vitro đến giai đoạn phôi nang và cấy truyền vào vật nhận đã gây động dục đồng pha b. Chuyển ghép nhân (nuclear transplantation) Phương pháp chuyển ghép nhân tạo nên các dòng vô tính đã thành công ở nhiều loài gia súc như cừu, bò, ngựa, lợn, dê. Ðây là một phương pháp hiện đại nhằm chuyển vật chất di truyền toàn bộ (DNA chứa trong nhân) từ một tế bào phôi sớm vào một tế bào trứng chưa thụ tinh đã tách nhân đi để tạo nên tế bào lưỡng bội (hợp tử) và phát triển thành phôi.