奶牛生產(chǎn)的主要目的是產(chǎn)出更多的牛奶供人們生活所需。而奶牛繁殖是以產(chǎn)出更多母犢為主要目的。故奶牛生產(chǎn)中的性別鑒定和性別控制顯得尤為重要。
一、性別控制技術(shù)對(duì)奶牛生產(chǎn)的意義
性別控制是指通過(guò)人為干涉動(dòng)物正常的生殖過(guò)程，使雌性動(dòng)物按人的意愿生出所需性別后代的一種繁殖技術(shù)。其對(duì)奶牛生產(chǎn)有重要意義：
（1）充分發(fā)揮動(dòng)物的生產(chǎn)潛能，產(chǎn)出更多母犢。
（2）克服異性孿生不育。
（3）去除不利的陰性基因，防止性連鎖疾病。
二、精子的性別分離
哺乳動(dòng)物精子類型包括x精子和Y精子。兩類精子在比重、體積、表面電荷、表面抗原等方面略有差異。據(jù)此可通過(guò)沉降法、離心法、過(guò)濾法、電泳法、H—Y抗原法等方法分離這兩類精子，以期達(dá)到控制后代性別的目的。理論上講這是控制性別最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法。然而迄今為止，這些方法在一些實(shí)驗(yàn)中雖曾得到較滿意的結(jié)果，使某一性別的后代明顯地多于另一性別，但這只在一定程度上改變了后代出生的性別比例，并沒(méi)有超出自然出現(xiàn)的性別比例范圍。
近年，細(xì)胞流式分類器在分離兩類精子上顯示出較大的優(yōu)勢(shì)。用無(wú)毒性的活體染料將精子染色，染色的活精子逐個(gè)通過(guò)細(xì)胞分類器的微柱。此時(shí)，用一束激光激發(fā)熒光染料，使通過(guò)微柱的精子發(fā)光。因X精子DNA含量略高于Y精子(A:2.5%-4.5%)，故x精子發(fā)光量略高于Y精子。這種發(fā)光亮的微小差別由光學(xué)測(cè)定儀記錄并把信號(hào)送給電腦。精液通過(guò)激光束后，便被分成微滴。電腦把電子信息反饋到產(chǎn)生微滴的部位，使每個(gè)微滴帶電。x精子帶正電，Y精子帶負(fù)電。當(dāng)帶電精子進(jìn)入電場(chǎng)后，兩類精子便分別向不同的方向移動(dòng)，進(jìn)入不同的容器。分離后的部分精子未受損傷，可用于受精。
細(xì)胞流式分類器目前還不可能進(jìn)入實(shí)用階段，一方面是由于分離精子的速度很慢，每小時(shí)只能分離35萬(wàn)個(gè)精子。另一方面，這種儀器價(jià)格昂貴，一般的生產(chǎn)單位無(wú)力支付如此高的費(fèi)用。
三、早期胚胎性別鑒定
(一) 細(xì)胞遺傳學(xué)法
通過(guò)核型分析來(lái)完成胚胎性別鑒定，最早用于兔、羊、牛。先取少量的胚胎細(xì)胞，在含有秋水仙素的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，由于秋水仙素的阻抑作用使細(xì)胞的有絲分裂停留在中期，在滲透壓的作用下使細(xì)胞膨脹，細(xì)胞壁破裂，染色體被釋放，然后經(jīng)固定和姬姆薩染色后在顯微鏡下觀察。由于有絲分裂被阻滯在中期，故染色體縮短，形狀規(guī)則，并有特異的帶型，通過(guò)核型分析，確定其性染色體類型屬XX還是XY型，這種方法鑒定胚胎性別的準(zhǔn)確率幾乎是100％，但操作過(guò)程比較煩瑣。
(二) X染色體連接酶活力測(cè)定法
哺乳動(dòng)物性染色體的類型，雌性為XX而雄性為XY型，為了維持性別之間的基因平衡，在胚胎發(fā)育的早期，雌性個(gè)體每個(gè)細(xì)胞中的一條x染色體是失活的，盡管這條x染色體失活的確切時(shí)間尚不知道，但可以肯定的是在這條染色體失活前有一段時(shí)間，兩條X染色體均有活性，并進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，這表現(xiàn)在胚胎發(fā)育的早期，雌性胚胎x染色體連鎖酶的活性是雄性胚胎的兩倍。依據(jù)這一事實(shí)，Williams和Monk等檢測(cè)了小鼠桑椹胚至囊胚期這段時(shí)間X染色體連鎖酶的活性，即葡萄糖-6—磷酸脫氫酶的活性，以預(yù)測(cè)胚胎的性別，移植后分娩結(jié)果表明雌性、雄性胚胎的準(zhǔn)確率分別為72％、57％。這種方法鑒定胚胎的準(zhǔn)確率較低，主要原因是不知道X染色體失活的確切時(shí)間
(三) H—Y抗原法
目前利用H-y抗原進(jìn)行胚胎性別鑒定的方法有兩種，即細(xì)胞毒性分析法和間接免疫熒光法。
1.細(xì)胞毒性分析法
將胚胎培養(yǎng)在含有H-Y抗血清與補(bǔ)體(豚鼠血清)的培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，有H-Y抗原的胚胎表現(xiàn)出一定的細(xì)胞溶解，此類胚胎被判為雄性胚胎。能夠繼續(xù)發(fā)育即H-Y陰性的胚胎移植后所生仔鼠有86％為雌性。該方法以破壞雄性胚胎為代價(jià)，故現(xiàn)已很少采用。
2．間接免疫熒光法
先將8細(xì)胞至囊胚期胚胎與H-y抗體反應(yīng)30min，再與用異硫氰酸鹽熒光素(FITC)標(biāo)記的免疫球蛋白M(IgM)抗體反應(yīng)。然后在熒光顯微鏡下檢查胚胎是否帶有熒光素，若有熒光素則被判定為雄性。此法主要優(yōu)點(diǎn)是不損害胚胎，準(zhǔn)確率比較高，豬、綿羊、牛雌性鑒定準(zhǔn)確率分別可達(dá)81％、85％和89％。但該方法需要熒光顯微鏡和豐富的經(jīng)驗(yàn)。
(四) Y染色體特異性DNA探針?lè)?/span>
應(yīng)用這一方法必須經(jīng)過(guò)復(fù)雜的技術(shù)過(guò)程制備特異性的、經(jīng)同位素標(biāo)記的Y染色體特異序列的探針，用這一探針與從胚胎細(xì)胞中提取出的少量DNA雜交，雜交結(jié)果呈陽(yáng)性的說(shuō)明有Y染色體，可判為雄性。該方法準(zhǔn)確率達(dá)90％。
九十年代初，英國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)了存在于Y染色體短臂上的、決定雄性的DNA片段，定名為SRY，即性別決定區(qū)(基因)。這一發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是九十年代以來(lái)生物科學(xué)的重大成就之一，為進(jìn)一步開(kāi)展性別控制研究奠定了基礎(chǔ)。將其與聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)擴(kuò)增技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于胚胎性別鑒定，準(zhǔn)確率可達(dá)100％；國(guó)內(nèi)研究者已成功地用PCR技術(shù)直接擴(kuò)增牛胚胎的SRY特異DNA序列，能夠準(zhǔn)確地鑒定牛胚胎的性別。
四、出生前胎兒的性別確定
（一） 羊水成分分析法
在出生前確定胚胎性別是通過(guò)測(cè)定羊水中的激素含量，或分析性染色體，或用Y染色體特異性DNA操針檢測(cè)從羊水中分離獲得的細(xì)胞，以確定性別的方法。如果胎兒性別不是所需要的，則可實(shí)施流產(chǎn)。據(jù)報(bào)道從懷孕30～40天的牛早期胚胎活組織采樣，經(jīng)染色體分析可以確定胎兒的性別，但這種方法同樣要對(duì)不需要的胎兒實(shí)施流產(chǎn)。
（二） B超鑒定法
根據(jù)胎兒性別的形態(tài)學(xué)差異，可利用B超確定胎兒性別。具體說(shuō)，可根據(jù)胎兒的生殖結(jié)節(jié)或陰囊與乳房進(jìn)行性別判定。在胎兒分化過(guò)程中，生殖結(jié)節(jié)在雄性中由后腿間起始部位移向臍帶，在雌性則移向尾部。鑒別時(shí)應(yīng)仔細(xì)探查臍、后腿及尾區(qū)，確認(rèn)頭、搏動(dòng)的心臟、臍帶等標(biāo)記部位。最佳鑒別時(shí)間為妊娠后50 - 60d。鑒別可在生產(chǎn)條件下進(jìn)行，然而需要相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)。
總之，影響性比的因素很復(fù)雜。通過(guò)進(jìn)一步研究，建立實(shí)用、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的性別控制方法，應(yīng)用于奶牛生產(chǎn)，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。