Công nghệ cấy truyền phôi [Embryo Transfer -ET] là kỹ thuật lấy trứng đã thụ tinh [phôi] trong ống dẫn trứng ra khỏi cơ thể của con bò mẹ [con cho], cấy vào vòi trứng hoặc tử cung của con mẹ khác [con nhận] có trạng thái sinh lý tương ứng [đồng pha] thì phôi có thể tiếp tục phát triển trong cơ thể con nhận [mẹ nuôi] để cho ra đời một cá thể mới. Đặc tính di truyền của cá thể sinh ra bằng cấy phôi không phụ thuộc vào mẹ nuôi [con nhận phôi]. Chính nhờ đặc điểm này, những con mẹ có phẩm chất di truyền thấp có thể làm con nhận phôi cho cá thể có phẩm chất ưu việt hoặc kỷ lục để sinh ra bò sữa cao sản.
Bê con được sinh ra từ bò được cấy truyền phôi - Ảnh: ST
Ưu điểm
Mục đích của công nghệ phôi là nhân nhanh đàn giống gia súc từ những con cái năng suất cao. Một bò mẹ năng suất cao bình thường có thể cho 8 - 10 bê trong suốt cuộc đời. Nếu sử dụng công nghệ phôi, gây rụng trứng nhiều, bò mẹ này có thể cho 20, 50, 100, 200 bê hoặc hơn nữa tùy theo trình độ kỹ thuật.
Cấy truyền phôi được xem là biện pháp đặc biệt, áp dụng công nghệ cao trong việc sớm tạo ra những con giống tốt làm hạt nhân của đàn bò sữa. Công nghệ cấy truyền phôi giúp nâng cao khả năng chống bệnh cho bò, nhân nhanh các giống tốt, quý hiếm ra thực tế sản xuất trên cơ sở khai thác triệt để tiềm năng di truyền của những cá thể cái cao sản; nâng cao khả năng sinh sản, tăng năng suất sữa, thịt, làm ngắn thời gian tuyển chọn giống vì một con bò cho phôi có thể tạo ra nhiều bê chất lượng cao trong một năm.
Từ đó giảm các chi phí khác như chuồng trại, vật tư, nhân lực, hạn chế dịch bệnh, giảm thải chất thải chăn nuôi; Giúp cho các trang trại giảm chi phí, thuận lợi trong việc xuất, nhập giống gia súc sống thay bằng con đường nhập phôi. Hạn chế một số dịch bệnh và nâng cao khả năng chống chịu bệnh, khả năng thích nghi cho con vật ở môi trường mới, từ giai đoạn phôi thai. Nâng cao khả năng sinh sản, năng suất thịt, sữa trong chăn nuôi bò.
Ứng dụng ở nước ta
Thực tế, cấy truyền phôi bò đã được nghiên cứu, ứng dụng vào Việt Nam từ những năm 1980 tại Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, tuy nhiên số lượng còn hạn chế. Từ năm 1990, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Hoàng Kim Giao đã thành công trong kỹ thuật cấy truyền phôi trên bò [1994] và kỹ thuật cắt phôi tạo ra 2 con bê sữa từ một trứng [2002]. Cho đến nay, một số kỹ thuật đã được công bố gồm:
• Số phôi thu được trên một lần xử lý là 3,3 phôi. 74,7% số phôi thu được có thể sử dụng cho cấy truyền phôi.
• Tỷ lệ thành công khi cấy phôi tươi là 27 - 29%, phôi đông lạnh 40 - 45%. Trung bình khoảng 35%.
• Tỷ lệ bò đẻ bình thường so với bò mang thai từ cấy phôi khoảng 80% [mất phôi, sảy thai, đẻ non khoảng 20%].
• Số trứng thu được từ một bò trên một lần xử lý 6 - 11 trứng, trung bình 7 trứng.
• Kết quả nuôi trứng chín đạt 70 - 79%, trung bình 75%.
• Tỷ lệ thụ tinh in-vitro 23,1 - 50,6%, trung bình 35%.
• Tỷ lệ hợp tử phát triển đến phôi dâu và phôi nang 19,6 - 32,4%, trung bình 26%.
• Tỷ lệ cắt thành công phôi dâu và phôi nang sớm 56,6%.
• Tỷ lệ thụ tinh in-vitro từ tinh bò phân biệt giới tính đạt 29,9%. Tỷ lệ tạo dâu và phôi nang đạt 35%.
Câu 5 trang 117 sgk Công nghệ 10
Nêu mục đích, cơ sở khoa học và trình bày các bước cơ bản của quy trình công nghệ cấy truyền phôi bò.
Lời giải:
- Mục đích: Làm tăng nhanh về số lượng và chất lượng bò.
- Cơ sở khóa học: Phôi có thể phát triển bình thường nếu được chuyển giữa hai cá thể đồng pha, con người có thể điều khiển sinh sản vật nuôi theo ý muốn bằng cách sử dụng hoocmon.
- Các công đoạn của công nghệ cấy truyền phôi bò là:
+ Gây động dục của bò cho phôi và bò nhận phôi.
+ Gây rụng trứng nhiều ở bò cho phôi, gây động dục ở bò nhận phôi.
+ Phối giống bò cho phôi với đực giống tốt rồi thu hoạch phôi này rồi cấy phôi cho bò nhận.
+ Bò cho phôi trờ lại bình thường, còn bò nhận phôi có chửa.
+ Đàn con mang tiềm năng di truyền tốt cả bò cho phôi.
Xem toàn bộ Soạn Công nghệ 10: Bài 39. Ôn tập chương 2
Sơ lược cấu tạo cơ quan sinh dục, đặc điểm quá trình hoạt động sinh dục của bò được minh hoạ qua các hình dưới đây:
- Cơ sở lý luận
- Sự phát triển của phôi ở giai đoạn đầu
- Cơ sở thực tiễn của công nghệ cấy truyền phôi
Cấu tạo bộ máy sinh dục của gia súc cái [Theo Ellenberger Braun’ 1943]
A. Ngựa cái; B. Bò cái; C. Lợn cái
1. Tuyến vú 2. Âm vật 3. Âm hộ 4. Âm đạo 5.Cổ tử cung 6.Tử cung 7. Ống dẫn trứng 8.Buồng trứng 9. Bóng đái 10.Trực tràng
Cấu tạo cơ quan sinh dục bò cái [Theo Lubos Holy, 1970]
Các đợt sóng nang trong chu kỳ động dục của gia súc
1. Sóng nang đợt một 2. Sóng nang đợt hai 3. Sóng nang đạt một của chu kỳ mới 4. Sự rụng trứng của nang trội 5. Kích thước của nang
Chu kỳ động dục bình thường của bò cái [ABS, 1991]
Hệ thần kinh nội tiết điều khiển chu kỳ tính của gia súc
Sự phát triển của phôi ở giai đoạn đầu
Quá trình rụng trứng của bò xảy ra sau khi kết thúc chịu đực 10 – 14 giờ. Sau khi rụng khỏi buồng trứng, trứng được hút, chuyển xuống loa kèn, ống dẫn trứng và quá trình thụ tinh được xảy ra tại 1/3 phía trên ống dẫn trứng.
Thời gian và sự di chuyển của phôi trong ống dẫn trứng từ sau thụ tinh đến ngày thứ 12
Sau khi trứng được thụ tinh, tạo thành hợp tử, hợp tử phát triển và phân chia ngay tạo ra phôi ở các giai đoạn khác nhau [phôi 2, 4, 8, 16 tế bào, phôi dâu, phôi nang…] và cuối cùng phát triển thành cơ thể mới. Từ một trứng hình cầu, dẹt có kích thước trung bình 125µ[95 – 158µ] sau 270 – 290 ngày trong bụng mẹ để sinh ra một cơ thể có trọng lượng sơ sinh 15 – 45kg tùy từng giống. Giai đoạn đầu phân chia，tế bào trứng hay phôi không lớn lên về kích thước vì chúng còn nằm trong màng trong suốt. Đến giai đoạn trương nở, màng trong suốt bị vỡ ra, phôi chui ra ngoài, lúc đó tế bào phôi mới phân hóa và lớn lên. Khoảng thời gian di chuyển của phôi trong ống dẫn trứng khoảng 3 – 4 ngày; ngày thứ 5, 6 sau khi động dục trứng – phôi đã có mặt tại đỉnh chóp sừng tử cung. Dinh dưỡng của phôi lúc này dựa vào noãn hoàng của trứng và dịch tử cung được gọi là “sữa tử cung” qua cơ chế thẩm thấu màng tế bào. Những đặc điểm trên đây đã được người kỹ thuật lợi dụng để giội rửa lấy phôi, chế tạo các dung dịch, môi trường phù hợp nuôi cấy, bảo quản phôi ngoài cơ thể mẹ. Thời gian, sự phân chia và di chuyển của phôi thể hiện qua hình.
Cơ sở thực tiễn của công nghệ cấy truyền phôi
Cấy truyền phôi là công nghệ sinh học hiện đại đã và đang được nghiên cứu ứng dụng vào điều kiện chăn nuôi của nước ta. Công nghệ này dựa trên những cơ sở thực tiễn sau đây:
♦ Những hiểu biết đặc điểm sinh lý sinh sản của gia súc cũng như bản chất của hormon và cơ chế tác động của chúng [đặc biệt là các hormon sinh sản], con người đã chủ động điều khiển được quá trình sinh sản của vật nuôi thông qua những hormon chế tạo như FSH, PMSG, HCG, PGF2α, Progesteror… Chính những hormon này đã giúp người kỹ thuật đạt hiệu quả cao trong quá trình gây rụng trứng nhiều và gây động dục đồng pha.
♦ Nhờ biết đặc điểm phát triển của phôi giai đoạn sớm, sự phân chia phát triển của nó ứng với các giai đoạn nhất định, những môi trường ảnh hưởng thuận nghịch đối với phôi, đặc điểm dinh dưỡng của phôi, con người đã chế tạo được những môi trường phù hợp để nuôi trứng, phôi khi ở ngoài cơ thể và thành công trong lĩnh vực thụ tinh trong ống nghiệm.
♦ Đã có các dụng cụ giội rửa lấy phôi ra khỏi cơ thể mẹ; có phương pháp soi tìm, đánh giá phân loại phôi, bảo quản phôi và cuối cùng cấy chuyển phôi vào cơ thể khác.
♦ Đã có nhiều cơ thể sinh vật [người, động vật] được sinh ra bằng kỹ thuật cấy truyền phôi. Những cơ thể này đều sinh trưởng, phát triển và sinh sản bình thường, đặc biệt ở những bê, bò sinh ra từ công nghệ phôi, chúng có khả năng sản xuất bình quân cao hơn nhiều so với các con khác cùng giống, cùng điều kiện nhưng sinh ra bằng con đường thông thường. Ngay ở nước ta, cho tới nay đã có trên 80 bê ra đời từ công nghệ cấy truyền phôi. Kết quả theo dõi thấy sinh trưởng, phát triển của chúng cao hơn các con khác 30 – 40%, năng suất sữa bình quân ở các chu kỳ 4000 – 4500 lít, có con đạt > 6000 lít.
♦ Có sự kết hợp giữa công nghệ phôi với một số các lĩnh vực sinh học phân tử, y học và thú y. Đã có những động vật được chuyển gen, ghép phôi tạo thể khảm, có những vacxin phòng chống bệnh được sản xuất thông qua con đường cấy phôi. Và cuối cùng phải nói có nhiều công ty chuyên dụng sản xuất, buôn bán trang thiết bị, máy móc, dụng cụ và hóa chất, hormon cho công nghệ phôi. Các ngân hàng phôi trong đó lưu giữ trứng, phôi, tinh trùng của các giống gia súc, các động vật quí hiếm.
Những cơ sở nêu trên khẳng định thêm bước đi chắc chắn và tất yếu của công nghệ này không những trong việc cải tạo và nhân giống gia súc mà còn phục vụ cho nhu cầu của con người trong lĩnh vực y học đời sống.