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生殖細胞的冷凍 27 第二章
精子銀行 |
伍、X精子與Y精子的分離
乳用動物的繁殖,以能產下母仔畜為最有利。傳統上,生公生母的比率是50:50,但若能事先把授精用的精液進行X精子與Y精子分離工作,則取得X精子精液再授精,則可生出母仔畜的機率達98%以上。
遺傳價值
這種事先利用精子分離技術來決定母牛下一胎要生產的仔畜性別,不僅可讓經產母牛的泌乳產能專門遺傳給母仔牛,亦可使公牛的泌乳育種價表現於母仔牛的機率增加近一倍之多。由於使用分離過的精子精液來授精,和傳統的人工授精一樣,因此,酪農戶使用時不需額外增添設施。台灣的酪農事業中每年所需的候補母牛和候補母羊頭數若能增加一倍,則對泌乳產能的改進上是一大助力,有利於選育出熱帶型乳用家畜,增加酪農的經濟收益。而傳統的胚性別鑑別技術對酪農戶而言,有些缺點,諸如經性別鑑別後的胚不再具有完整的透明帶,有疾病防疫上的缺失;鑑別後的胚無法百分之百存活;供胚牛和受胚牛需同期化,形成受胚牛的遺傳價值常低於供胚牛的遺傳價值,致使牛群改良的速率受阻。
美國農部貝斯梅爾研究中心資深研究員羅倫斯強森(L.
A. Johnson)博士於1997年11月初應農業委員會外籍顧問計畫(86-1.1-秘-02.7)之邀,蒞臨我國介紹高速型精子鐳射分離儀之操作原理及其應用在兔、豬和乳牛的經濟效益。市場分析上,分離好的乳牛精液一劑之售價為傳統市售精液的兩倍,而豬精液一劑之售價為傳統市售精液的參倍,是可被接受的。
精子鐳射分離
精子鐳射分離技術是靠一種非致死性的螢光染色劑來和精核內DNA結合,再使該精子一個個通過鐳射光,此時因鐳射光的激發,致使精子內的螢光染色劑放出螢光。由於X精子的螢光量會多於Y精子的螢光量,經由螢光感應板計量後,可緊接著驅動放電板,來使X精子帶正電,使Y精子帶負電。當這些被加附正電的X精子或負電的Y精子通過一個有正電板在左和負電板在右的吸電板區,會因正負電相吸作用,而使精子偏離中心線,X精子落入右側收集管,而Y精子則落入左側收集管。
螢光染色劑SYBR-14僅染活的精子且在可見光波488nm被激發,其對精子之傷害幾近沒有。螢光染色劑Dansy
lysine可用來全染精子細胞膜,再藉助縫隙掃描式新機型來事先檢測精子頭、頸和尾部分,因此,可把捲尾的畸型精子區分出,並解決了精子通過鐳射光是頭在前或尾在前的
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生殖細胞的冷凍 28 第二章
精子銀行 |
秒差困擾,大大地提高分離X精子和Y精子的準確率至98%,同時確保收集管中的精子是型態完整的活精子。
經濟效益
經濟效益上,乳牛生產頭數一年約有3萬頭仔牛,乳羊生產上一年亦有3萬頭仔羊,通常會有一半是公仔畜,對酪農戶並不利。懷孕母畜從受孕到分娩間之飼養成本,一頭牛每日30元計,一頭羊每日20元計,則生公仔畜的母牛和母羊懷孕期飼養成本就各需9000元(30元×300天)和3000元(20元×150天)。若採用專生母的技術,則受孕母畜會生母仔畜。一頭牛節省9000元和一頭羊節省3000元,那麼,一年乳牛業將可節省135,000,000元(9000元×15000頭)和乳羊業可節省45,000,000元(3000元×15000頭),合計達1.8億元。投入成本除分離儀7百萬元外,分離精液的生產成本以兩倍計,則需投入精液生產的直接成本(不分牛羊)為120,000,000元(2000元×60000頭次),成本計1.3億。經濟效益預估上,一年有0.5億元。
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生殖細胞的冷凍 29 第二章
精子銀行 |
分離X精子與Y精子的技術 |
技術種類 |
應用結果 |
定止的精子(Immobilized
sperm)之自然沉澱 |
沉澱愈深的精子用來授精會有70%是母的。 |
脫脂奶粉稀釋液,甘油冷凍稀釋液 |
取上層液的精子來授精會增加生公的數目。 |
白蛋白(Albumin)柱層分析 |
牛精液冷凍前先經柱層分析,再進行冷凍會有很好的解凍存活率。 |
沉澱速率法 |
依精子的大小、密度和形態來定出其沉澱率。
精子的大小是此種分離技術的要件,而形態是一項非主要的要素。
精子的頭是非球狀的。 |
梯度離心法 |
透過不同濃度的液體所組成的梯度,可讓不同沉澱速率的精子分開。液體的密度是比精子還低。梯度離心法較沉澱速率法所需要的時間更少,但分離的效率是一樣的,且兩者均不夠精準。 |
活動力(Motility)與電泳分離法 |
當不動的精子(Immotile
sperm)在中性液被電泳時而吸向陽極,反之會動的精子被吸向陰極。尤其精子的頭泳向陰極,尾巴指向陽極,表示精子尾巴內在的負電位大於電泳的電位差。 |
等電位焦距法(Isoelectric
focusing) |
使用梯度柱層分析讓精子自上而下,並以電泳來使之達到等電位的狀態。 |
H-Y 抗原 |
精子以H-Y抗體來中和,進而授精,可讓小鼠(Mouse)生下的子代中45.4%是公的,而一般是53%的子代是公的。 |
樹酯柱層分析 |
X精子透過樹酯柱層後會集中在一塊,其中一些流出液會有65~85%的X精子。 |
依DNA含量的流速分離(Flow
sorting) |
可藉由X精子的DNA多於Y精子的DNA之原理,很精準地把95%以上的X精子與Y精子分開。已有每秒流速達一萬個精子的鐳射分離儀在美上市。 |
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生殖細胞的冷凍 30 第二章
精子銀行 |
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生殖細胞的冷凍 31 第二章
精子銀行 |
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生殖細胞的冷凍 32 第二章
精子銀行 |
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生殖細胞的冷凍 33 第二章
精子銀行 |
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生殖細胞的冷凍 34 第二章
精子銀行 |
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生殖細胞的冷凍 35 第二章
精子銀行 |
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生殖細胞的冷凍 36 第二章
精子銀行 |
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生殖細胞的冷凍 37 第二章
精子銀行 |
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生殖細胞的冷凍 38 第二章
精子銀行 |
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