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牦牛体外胚胎生产技术平台的建立,对牦牛配子和胚胎基础研究以及辅助繁殖技术在牦牛上的商业应用都非常关键。为了提高牦牛体外胚胎生产效率,阐明FSH和FBS对牦牛卵丘细胞凋亡及卵母细胞体外发育的影响,并探讨牦牛胚胎体外发育过程中细胞凋亡和超微结构的变化规律,本研究进行了以下实验并取得了相应的结果:(1)运用TUNEL标记和免疫荧光方法检测卵母细胞和卵丘细胞凋亡发生以及Fas和Fasl蛋白表达情况,并分析卵母细胞体外成熟培养基中添加FSH和FBS对卵丘细胞凋亡和蛋白表达以及卵母细胞后续发育能力的影响。研究发现未成熟培养的COCs含5层及以上卵丘细胞时几乎未见凋亡细胞,而含5层以下卵丘细胞时凋亡细胞明显增加,卵母细胞未见TUNEL阳性反应;未成熟培养的COCs中,卵丘细胞同时表达Fas和Fasl蛋白,而卵母细胞在胞膜的区域有Fas蛋白表达,但Fasl蛋白在卵母细胞中不表达;成熟培养之后凋亡卵丘细胞大多数分布于COCs的外层和中层,而内层存在很少或不存在凋亡细胞,Fasl和Fas蛋白表达有相似的分布规律;在牦牛卵母细胞成熟培养基中单独添加FSH或FBS与未添加组别相比,能够明显增强卵母细胞后续发育能力,明显降低卵母细胞成熟过程中卵丘细胞的凋亡发生率以及Fasl和Fas蛋白的表达强度,值得注意的是,当FSH和FBS同时添加时囊胚率和孵化率达到最高,同时卵丘细胞凋亡率以及Fasl和Fas蛋白表达强度达到最低;总之,FSH和FBS抑制牦牛卵丘细胞凋亡发生至少部分由Fas-Fasl凋亡系统来介导,最终提高卵母细胞的发育能力。(2)比较上浮法和percoll密度梯度离心法对牦牛精子质量和体外胚胎发育的影响,并探讨不同精卵共孵育时间、不同卵母细胞供体年龄以及不同胚胎培养基和培养密度对牦牛胚胎体外发育的影响。结果表明percoll法收获精子的浓度以及收获具有活力精子的比例较高,而上浮法分离精子显示较高的活力,光镜和透射电镜结果显示,与percoll法相比,上浮法能够分离出更高比例的具有完整质膜和顶体的精子,荧光显微镜分析结果表明两组之间具有完整染色质精子的比例不存在差异,虽然不同处理组之间囊胚率相似,但是上浮法处理组具有较高的卵裂率,两组之间囊胚细胞数量相似;当精卵共孵育6和12小时,牦牛胚胎发育的卵裂率和囊胚率都比较低,当共孵育时间延长至18小时时这两个数值明显增加,但是精卵共孵育18小时和24小时所获得的卵裂率和囊胚率不存在明显的差异;两种来源卵母细胞受精后胚胎发育的卵裂率相似,但是与来自成年牦牛的卵母细胞相比,来自初情期前犊牛的卵母细胞受精之后胚胎发育的囊胚率却明显较低;胚胎培养基SOFaa和CR1aa对牦牛胚胎发育和质量不存在明显的影响,但是胚胎培养密度明显影响牦牛胚胎发育和质量,当胚胎培养密度为1:2(25配子/50μL)时囊胚形成率和囊胚细胞数量明显高于胚胎培养密度为1:10(40配子/400μL)时的数值;总之,选取成年牦牛卵母细胞进行成熟培养后,与用上浮法处理的牦牛精子共孵育18小时,当25个假定配子培养于50μL的SOFaa培养基中时,第八天囊胚形成率可达到20%以上。(3)用TUNEL法和DAPI染色分别对牦牛不同阶段胚胎进行DNA退化和核形态变化的检测,并通过透射电子显微镜对牦牛各个阶段胚胎的超微结构和细胞凋亡变化情况进行分析。研究发现牦牛2细胞阶段胚胎没有观察到任何凋亡特征,细胞凋亡最早出现于3细胞阶段胚胎,核固缩或片段化并同时出现TUNEL标记,早期卵裂阶段胚胎出现凋亡核形态和凋亡现象的胚胎和卵裂球的数量都明显较少,而多数桑椹胚和全部囊胚的相对较多的卵裂球含有这些凋亡特征;牦牛桑椹胚和囊胚平均细胞数量分别为42.6个和97.3个,细胞凋亡发生率分别为2.9%和5.6%,在桑椹胚和囊胚,有26.6%TUNEL阳性细胞核不出现凋亡核形态,有47.4%具有凋亡核形态的细胞核未见TUNEL反应,根据我们的判定标准这些细胞不被认为发生凋亡;除了囊胚之外,其余各阶段胚胎均未看见典型的凋亡超微特征,囊胚内细胞团和滋养层凋亡细胞一般发生皱缩,胞质电子密度增加含有完整但致密化的细胞器以及许多大小不等的小空泡和液泡,也包含一些大的脂滴和一些二级溶酶体,二级溶酶体含有被吞噬的胞质内含物与核物质,染色质致密化分布于核膜或核固缩,有时可见质膜发泡;另外,牦牛胚胎卵裂球细胞器、胞质内含物、细胞表面以及细胞核的超微结构特征随着胚胎发育都发生了明显的变化。