绪论 1
一、人类对生殖活动的认知 1
二、生殖细胞 3
三、哺乳动物个体发生 3
四、生殖生物技术的发展 4
五、生殖生物技术在动物繁殖中的应用 9
六、生殖生物学基础研究的热点与发展趋势 10
参考文献 12
第一章 卵母细胞体外成熟 13
第一节 卵母细胞成熟的特征 13
一、卵丘细胞的成熟 13
二、透明带的成熟 15
三、卵母细胞的细胞膜成熟 16
四、卵母细胞的细胞核成熟 18
五、卵母细胞的细胞质成熟 22
第二节 卵母细胞体外成熟培养 25
一、卵巢卵母细胞的收集 25
二、卵母细胞成熟培养操作 27
三、小鼠卵母细胞体外成熟培养操作要点 29
四、家畜卵母细胞体外成熟培养操作要点 29
第三节 卵母细胞的质量评价方法 30
一、物理方法 31
二、化学方法 33
三、体外受精、体外胚胎培养评定法 35
第四节 影响卵母细胞体外成熟的因素 35
一、影响卵母细胞体外成熟的主要因素 35
二、促进卵母细胞体外成熟的措施 39
参考文献 40
第二章 体外受精 43
第一节 哺乳动物体外受精的研究简史 43
第二节 精液与精子的生物学特性 46
一、精液的主要常规参数 46
二、有关精子的一些生物学数据 49
第三节 精子获能 51
一、精子获能原理 51
二、精子获能处理 54
三、提高精子活力的措施 59
四、精子获能的检测 59
五、影响精子体外获能的因素 62
六、体外诱导顶体反应 63
第四节 实验动物的体外受精操作 65
一、小鼠的体外受精操作 65
二、大鼠的体外受精操作 69
三、兔的体外受精操作 72
第五节 家畜的体外受精操作 74
一、牛的体外受精操作 74
二、绵羊与山羊的体外受精操作 78
三、猪的体外受精操作 79
四、不同动物体外受精操作的主要参考指标 83
第六节 显微受精 83
一、显微受精研究概况 83
二、ICSI操作过程 85
三、影响显微受精的因素 89
四、ICSI的转基因应用 91
参考文献 91
第三章 胚胎体外生产 94
第一节 哺乳动物早期胚胎发育 95
一、母源—合子基因转变 95
二、致密化的桑椹胚形成 100
三、囊胚形成机制 102
四、囊胚孵化机制 104
五、胚胎的细胞凋亡 106
第二节 胚胎体外发育阻滞与胚胎能量代谢 107
一、胚胎体外发育阻滞现象和机理 107
二、胚胎体外发育阻滞的克服 109
三、早期胚胎发育的能量代谢途径 111
第三节 培养系统 112
一、培养用具的选择与要求 112
二、气相条件 113
三、培养温度 114
四、光照 115
五、湿度 115
六、培养液 115
第四节 胚胎培养液 115
一、几种动物输卵管液的化学成分 116
二、培养液的种类和组成 117
三、培养液中主要成分的作用 126
四、培养液的配制方法 128
第五节 胚胎收集与胚胎培养体系 129
一、胚胎收集 129
二、胚胎培养体系 132
第六节 胚胎质量评价 136
一、胚胎细胞计数方法 137
二、胚胎细胞计数具体操作 139
三、胚胎与胎儿细胞的染色体分析技术 141
四、囊胚辅助孵化技术 143
五、胚胎细胞凋亡检测分析技术 145
六、哺乳动物早期胚胎蛋白质组学分析 147
七、代谢组学的胚胎质量评估 149
八、多潜能基因表达检测技术 150
第七节 胚胎体外生产与应用技术体系 151
一、牛胚胎体外生产技术体系 151
二、绵羊胚胎体外生产技术体系 158
三、山羊胚胎体外生产技术体系 162
参考文献 165
第四章 孤雌生殖与孤雄生殖 168
第一节 单性生殖的研究简史 168
一、朱冼与他的单性繁殖研究 168
二、哺乳动物的单性生殖研究 169
第二节 孤雌激活与孤雌生殖 170
一、孤雌激活的机理 170
二、孤雌激活的方法 172
三、孤雌激活操作 174
四、卵母细胞孤雌激活的类型 176
五、孤雌胚的发育 177
第三节 孤雄生殖 178
一、孤雄胚胎的制作方法 178
二、孤雄胚胎的发育 180
三、孤雄胚胎干细胞 181
四、单倍体胚胎干细胞 181
参考文献 183
第五章 动物克隆技术 186
第一节 细胞核移植的研究简史 187
一、细胞核移植技术设想的提出 187
二、无尾两栖动物细胞核移植研究 188
三、鱼类细胞核移植研究 189
四、哺乳类细胞核移植研究 190
五、异种动物的核移植 192
第二节 细胞核移植的基本程序 192
一、供体细胞的选择 192
二、受体胞质的选择 194
三、受体胞质与供体核的细胞周期同步性 195
四、核移植操作 196
五、细胞融合 198
六、克隆胚胎激活 200
七、克隆胚胎培养 203
八、克隆胚胎移植 204
九、克隆动物鉴定 204
第三节 小鼠体细胞核移植技术 204
一、小鼠核移植操作的基本程序 204
二、显微注射针的准备 206
三、去核针或注核针的安装及Piezo调试 207
四、卵母细胞的收集 208
五、去核操作 209
六、供核体细胞的准备 210
七、供体核注射 210
八、融合胚的激活和培养 211
九、克隆胚胎的移植 213
第四节 牛体细胞核移植技术 213
一、卵母细胞的成熟培养 213
二、体细胞培养与供核体细胞的选择 215
三、去核操作 218
四、注核操作 219
五、融合 219
六、融合胚的激活 219
七、胚胎培养和囊胚质量鉴定 221
八、囊胚的核型分析 221
九、胚胎移植和妊娠检查 222
十、克隆牛生产与克隆犊牛护理 223
十一、克隆牛的繁殖与应用 227
第五节 羊与其他动物的体细胞核移植技术 227
一、羊克隆技术要点 228
二、猪克隆技术要点 232
三、马（或骡）克隆技术要点 234
四、克隆动物研究进展 236
第六节 影响体细胞核移植的因素 237
一、体细胞克隆存在的主要问题 237
二、影响克隆效率的因素 239
第七节 克隆动物的健康与食品安全性 244
一、克隆动物的健康 244
二、克隆动物的行为 245
三、克隆动物的生态适应性 246
四、克隆动物的食品安全 250
第八节 异种核移植 251
一、异种核移植的研究历史 251
二、异种核移植胚胎基因组激活和基因表达 252
三、异种核移植胚胎线粒体异质性 253
第九节 胚胎分割 254
一、胚胎分割方法 255
二、分割胚的发育 257
三、胚胎分割技术存在的问题 259
四、胚胎分割技术的意义 259
第十节 嵌合体制作技术 260
一、嵌合体研究的目的与意义 260
二、嵌合体的制作方法 260
三、嵌合体分析 264
四、嵌合体技术的意义 265
参考文献 266
第六章 性别决定与性控技术 275
第一节 哺乳动物性别决定原理 276
一、性染色体上的性别决定基因 278
二、Sry是TDF的证据 280
三、与睾丸决定有关的基因 282
四、与卵巢决定有关的基因 284
五、SRY的作用及性腺细胞间的相互作用 286
六、动物性别决定模型 287
第二节 哺乳动物胚胎性别鉴定的传统方法 288
一、细胞遗传学方法 288
二、免疫学方法（H-Y抗原法） 289
三、H-Y＋精子与H-Y-精子的分离 290
四、X染色体相关酶法鉴定胚胎性别 291
五、分子生物学方法 292
六、SRY-PCR法 293
七、其他方法 294
第三节 X精子、Y精子分离技术 295
一、分离精子的理论基础 296
二、精液分离速度 298
三、分离精子准确率的评价方法 299
四、性控精液的产犊准确率 301
第四节 性控精液的应用 301
一、分离精子的人工输精 302
二、性控精液的体外受精 302
三、性控精液在奶牛生产中的应用 303
四、性控冷冻精液存在的问题 303
五、受精环境对哺乳动物性别形成的影响 304
参考文献 306
第七章 配子与胚胎保存 311
第一节 胚胎的短期保存 311
一、异种动物体内保存 312
二、胚胎的低温保存 313
第二节 程序化超低温冷冻保存技术 316
一、超低温冷冻保存的原理 316
二、冷冻保护剂 318
三、冷冻保存的方法 320
四、冷冻保存的操作程序 321
五、冷冻胚胎解冻后的活力鉴定 325
六、程序化胚胎冷冻研究进展 325
第三节 玻璃化冷冻保存技术 329
一、玻璃化冷冻保存的原理 329
二、玻璃化冷冻保存的操作要求 330
三、玻璃化冷冻方法 330
四、玻璃化冷冻保存具体操作 332
五、影响玻璃化冷冻效果的可能因素 334
六、玻璃化冷冻保存技术研究进展 336
第四节 卵母细胞的冷冻保存 338
一、卵母细胞的冷冻损伤 339
二、卵母细胞冷冻保存操作 341
三、卵母细胞冷冻保存进展与存在的问题 343
第五节 精液的冷冻保存 345
一、精液的冷冻过程及其对精子的损伤 346
二、精液稀释液中的添加剂 348
三、牛冷冻精液生产操作过程 350
四、羊冷冻精液生产操作过程 352
五、猪冷冻精液生产操作过程 354
六、精液冷冻保存的发展趋势 356
参考文献 357
第八章 配子与胚胎发生的表观遗传学 363
第一节 表观遗传学原理 364
一、DNA甲基化与去甲基化 364
二、组蛋白修饰 367
三、染色质重塑 372
四、假基因 378
五、非编码RNA 379
第二节 配子发生过程中的表观遗传现象 382
一、PGC分化过程存在广泛的表观遗传修饰 382
二、雌雄生殖细胞印记的重建 385
三、精母细胞减数分裂过程中的表观遗传修饰 386
四、卵母细胞减数分裂过程中的表观遗传修饰 387
五、DNA羟甲基化修饰 389
第三节 胚胎发育过程中的表观遗传学修饰 390
一、胚胎早期发育过程中的基因组DNA甲基化修饰 391
二、胚胎发育过程中的DNA羟甲基化修饰 392
三、胚胎发育过程中的组蛋白修饰变化 393
四、克隆胚胎中的表观遗传修饰 396
五、异种核移植胚胎的核重塑 401
第四节 表观遗传系统的生物学意义 403
一、表观遗传学与疾病 403
二、环境对表观遗传学的影响 408
三、表观遗传学在动物繁殖领域的应用前景 408
参考文献 409
第九章 组学大数据解析生殖发育调控 416
第一节 大数据与生命科学 417
一、大数据时代 417
二、大数据处理算法和软件 418
三、生物大数据的特征和应用 419
四、大数据“干”实验生物学 421
五、大数据生物学的发展趋势 422
第二节 大数据生物信息技术 423
一、生物信息学的多学科本质 423
二、生物信息技术的发展概况 424
第三节 大数据调控网络分析方法 426
一、系统生物学与模块化调控 426
二、基因模块聚类识别方法 428
第四节 组学技术概述 433
一、基因组测序技术 434
二、基因组研究策略 438
三、转录组技术 442
四、表观遗传组技术 444
五、蛋白质组技术 446
六、单细胞测序技术 447
第五节 配子发生的组学研究 448
一、精子发生的组学研究 448
二、卵子发生的组学研究 450
三、胚胎内生殖细胞遗传图谱解密 453
四、配子发生相关数据库 454
第六节 哺乳动物胚胎发育多层次协同调控 454
一、关键基因表达模块的精确化开启是早期胚胎正常发育的关键 455
二、非编码RNA调控早期胚胎发育 459
三、表观遗传修饰通过有序地开启/关闭基因表达来调控早期胚胎发育 462
四、染色质DNA空间局域构象是关键转录因子调控基因表达和表观遗传修饰基因组DNA的充分条件 463
参考文献 464
第十章 动物的发情周期与同期发情 469
第一节 生殖激素 470
一、生殖激素的作用特点 470
二、主要的生殖激素 470
三、各生殖激素之间的相互关系 473
第二节 动物的发情周期与发情调控 473
一、家畜的发情周期 473
二、实验动物的发情周期 474
三、动物季节性发情的调控 474
第三节 发情周期内卵泡发育过程与发育模式 479
一、哺乳动物卵泡发育和卵子发生 479
二、卵泡发育和卵子发生有关的候选基因 481
第四节 诱导发情 482
一、发情调控理论 482
二、乏情期动物的诱导发情 483
三、催产素诱导发情 485
四、褪黑素诱导发情 486
第五节 同期发情 487
一、同期发情的原理 488
二、同期发情的药物 488
三、同期发情方法 489
四、影响同期发情的因素 491
五、发情鉴定 492
六、提高母畜繁殖率的措施 494
参考文献 494
第十一章 胚胎移植 496
第一节 胚胎移植的生理学基础与基本原则 496
一、胚胎移植 496
二、胚胎移植技术的生理学原理 498
三、胚胎移植的基本原则 500
四、胚胎移植的内容 501
五、胚胎移植的意义 501
第二节 供体动物的超数排卵 502
一、供体选择与饲养管理 502
二、超数排卵处理 503
三、超数排卵遇到的问题 507
第三节 人工授精与胚胎收集 509
一、母牛发情鉴定 509
二、人工授精技术 510
三、胚胎收集 511
四、拣胚技术 518
五、胚胎质量分级 519
第四节 受体动物的同期发情处理 522
一、受体选择 522
二、受体饲养管理 523
三、同期发情处理 523
第五节 胚胎移植的技术程序 524
一、手术法移植 525
二、非手术法移植 527
三、妊娠检查 529
四、妊娠受体的饲养管理 529
第六节 影响胚胎移植成功率的因素 530
一、供体方面 530
二、受体方面 532
三、操作技术问题 533
参考文献 534
第十二章 妊娠、分娩与产后母畜生殖调控 535
第一节 妊娠与围产期饲养管理 535
一、妊娠期母畜的饲养管理 536
二、围产期母畜的饲养管理 537
第二节 分娩调控 541
一、诱导分娩的意义 541
二、诱导分娩的原理 541
三、诱导分娩的方法 542
四、分娩助产 543
第三节 哺乳母畜与初生幼畜的管理 545
一、哺乳母牛与初生犊牛的管理与护理 546
二、哺乳母羊与初生羔羊的管理与护理 547
三、产后母猪与仔猪的管理与护理 548
第四节 母畜产后生殖器官的生殖机能调控 549
一、影响子宫恢复的因素 549
二、牛产后子宫机能监测 552
三、促进母牛产后子宫恢复的保健技术 554
参考文献 554
第十三章 胚胎干细胞 556
第一节 干细胞及其生物学特性 557
一、干细胞 557
二、干细胞的生物学特性 557
三、干细胞的应用 558
四、干细胞研究大事记 559
第二节 胚胎干细胞的获取和基本特征 560
一、胚胎干细胞的获取途径 560
二、胚胎干细胞的研究现状 563
三、胚胎干细胞的分子标记 566
四、胚胎干细胞的生物学特性 567
第三节 胚胎干细胞的分化能力 569
一、向生殖细胞的定向分化 570
二、向造血细胞的定向分化 571
三、向内皮细胞的定向分化 571
四、向肝细胞的定向分化 572
五、向胰岛细胞的定向分化 572
六、向心肌细胞的定向分化 572
七、向神经细胞的定向分化 573
八、向其他细胞的定向分化 573
第四节 饲养层细胞的制备 574
一、饲养层细胞培养液 574
二、原代胎儿成纤维细胞的制备 574
三、细胞传代和冷冻保存 575
四、细胞解冻和培养 576
五、饲养层的制备 576
第五节 小鼠胚胎干细胞的分离和培养 576
一、小鼠胚胎干细胞培养液 577
二、小鼠胚胎干细胞的分离和培养 577
三、小鼠胚胎干细胞的鉴定 578
第六节 大鼠胚胎干细胞的分离与培养 583
一、小鼠与大鼠胚胎干细胞多能性信号通路 583
二、大鼠3i胚胎干细胞培养体系 584
三、具有种系嵌合能力的大鼠胚胎干细胞培养体系 585
四、大鼠干细胞的转基因模型应用 588
第七节 人胚胎干细胞的分离、培养和鉴定 589
一、人组织的饲养层细胞制备 589
二、胚胎干细胞的分离与培养 590
三、hES细胞的生物学鉴定 593
四、无血清无饲养层细胞的干细胞培养体系 595
第八节 胚胎干细胞的应用及存在问题 597
一、ES细胞的应用研究现状 597
二、存在的问题 599
参考文献 600
第十四章 组织干细胞 607
第一节 间充质干细胞 609
一、骨髓间充质干细胞 609
二、骨髓间充质干细胞的分离与培养 612
三、间充质干细胞的应用 616
第二节 肌肉卫星细胞 617
一、肌肉卫星细胞的分离 617
二、肌肉卫星细胞的鉴定 619
三、肌肉卫星细胞的诱导分化 619
四、肌肉卫星细胞的发展趋势 623
第三节 其他组织干细胞 624
一、脂肪干细胞 624
二、脐带血干细胞 628
三、羊水干细胞 630
四、毛囊干细胞 632
五、肝干细胞 635
六、胰腺干细胞 637
七、组织干细胞的发展趋势 639
参考文献 643
第十五章 精原干细胞 647
第一节 精原干细胞的来源 647
一、精原干细胞的发生 647
二、精原干细胞的特征 648
三、SSC的分子标记及纯化 649
四、SSC微环境 651
第二节 精原干细胞的分离、培养与鉴定 653
一、小鼠精原干细胞的分离培养与鉴定 653
二、绵羊精原干细胞的分离 655
三、山羊精原干细胞的培养与鉴定 657
四、牛精原干细胞的分离培养与鉴定 662
第三节 精原干细胞自我更新的调控机制 665
一、影响精原干细胞自我更新的相关因子 665
二、影响精原干细胞自我更新的相关基因 666
三、影响精原干细胞自我更新的相关小RNA 668
四、影响精原干细胞自我更新的相关通路 669
五、表观遗传修饰对精原干细胞自我更新的影响 671
参考文献 671
第十六章 诱导干细胞 678
第一节 诱导干细胞的产生 679
一、细胞重编程的方法 679
二、诱导干细胞技术 680
三、重编程转录因子 681
第二节 诱导多能干细胞研究进展 683
一、iPS细胞的特性愈加接近胚胎干细胞 683
二、iPS细胞诱导效率的提升 684
三、iPS细胞诱导的生物安全性 686
四、体细胞诱导重编程的分子机制 689
五、家畜诱导多能干细胞研究概况 694
六、多能干细胞的状态 696
第三节 小鼠诱导多能干细胞的制备 701
一、培养液、试剂及小鼠 701
二、iPS细胞的诱导 702
三、iPS细胞的多能性分析 705
第四节 人诱导多能干细胞的制备 707
一、细胞培养液 707
二、需要的细胞株和载体 708
三、人诱导多能干细胞的制备方法 708
四、人iPS细胞的鉴定 710
第五节 猪诱导多能干细胞的制备 711
一、试剂与材料 711
二、猪诱导多能干细胞的制备方法 713
三、猪iPS细胞的鉴定 714
第六节 牛诱导多能干细胞的制备 715
一、牛羊膜来源诱导多能干细胞的制备 715
二、biPS细胞的鉴定 717
第七节 诱导多能干细胞的应用及存在问题 719
一、诱导多能干细胞的应用 719
二、iPS技术存在的问题 721
三、干细胞技术成为第三次医学革命的主导技术 722
参考文献 723
第十七章 基因编辑技术 730
第一节 基于同源重组的基因打靶技术 731
一、基因打靶技术简介 731
二、基因打靶技术流程 731
三、应用与优缺点 734
第二节 锌指核酸酶（ZFN）技术 734
一、ZFN技术简介 734
二、ZFN技术流程 735
三、ZFN技术发展应用及特点 737
第三节 类转录激活效应物核酸酶（TALEN）技术 738
一、TALEN技术简介 738
二、TALEN技术流程 739
三、TALEN技术应用及特点 743
第四节 CRISPR/Cas9技术 744
一、CRISPR/Cas9技术简介 744
二、CRISPR/Cas9技术流程 744
三、CRISPR/Cas9技术的优化 746
第五节 基因组编辑技术的比较和应用 747
一、不同基因编辑技术的比较 747
二、基因组编辑技术的应用进展 748
参考文献 753
第十八章 转基因小鼠制备技术 757
第一节 小鼠的生物学特性与饲养管理 758
一、小鼠的行为习性 758
二、小鼠的生理学特点 758
三、小鼠的饲养管理 759
第二节 小鼠及其他实验动物的品系 760
一、小鼠的近交系 760
二、常用小鼠近交品系特征及用途简介 762
三、常用小鼠封闭群 768
四、常用杂交一代小鼠 769
五、大鼠近交品系特征及用途 772
六、实验兔品种 778
七、实验犬品种 780
八、实验猪品种 781
第三节 小鼠超数排卵与输精管结扎手术 783
一、小鼠的交配与超数排卵 783
二、输精管结扎术 786
第四节 原核注射技术 788
一、显微注射DNA的准备 789
二、液体配制 791
三、小鼠受精卵的收集 794
四、显微操作系统及注射针 795
五、原核的显微注射 798
六、胚胎培养 799
第五节 胚胎移植与转基因鉴定 799
一、假孕母鼠的准备 799
二、输卵管移植 800
三、子宫内移植 801
四、转基因小鼠鉴定 802
五、纯合子小鼠的培育 803
第六节 原核注射制备转基因小鼠的技术优化 804
一、质粒准备 804
二、注射针的直径对转基因小鼠效率的影响 804
三、注射的外源DNA浓度对转基因小鼠效率的影响 804
四、单或双原核注射对转基因小鼠阳性率的影响 805
五、母鼠的假孕时间对转基因小鼠生产的影响 806
六、其他一些影响因素 806
参考文献 807
第十九章 家畜转基因技术 809
第一节 动物转基因技术发展简史 810
一、研究简史 810
二、生物转基因技术发展的主要事件 812
三、动物转基因技术发展的主要事件 813
第二节 目的基因的操作 814
一、基因分离 814
二、利用PCR技术扩增目的基因 816
三、DNA重组 816
第三节 动物转基因操作技术 820
一、原核注射法 820
二、病毒载体法 821
三、精原干细胞法 822
四、精子载体法 823
五、人工酵母染色体法 824
六、体细胞克隆法 825
七、RNA干扰 825
第四节 家畜转基因研究概况 826
一、转基因猪研究 827
二、转基因牛研究 833
三、转基因羊研究 839
四、转基因家畜存在的主要问题 842
第五节 转基因动物的生物安全 843
一、转基因动物的生物安全 844
二、转基因动物的食品安全 846
三、转基因动物的安全评价 849
参考文献 857
第二十章 人类辅助生殖技术 863
第一节 人类辅助生殖技术的历史和发展 865
一、世界人类辅助生殖技术发展简史 865
二、我国人类辅助生殖技术发展历史 867
三、人类辅助生殖技术的主要内容 868
第二节 人类辅助生殖中的促排原理及配子操作技术 873
一、控制性超促排卵 873
二、卵母细胞的采集与培养 875
三、精液的采集及处理 875
四、人类体外受精操作流程 878
第三节 人类辅助生殖技术中的受精操作及胚胎培养 878
一、IVF适应证及操作方法 878
二、ICSI适应证及操作方法 879
三、胚胎的体外培养及评分 883
四、精子、卵子及胚胎的冷冻 886
五、胚胎移植 889
第四节 胚胎植入前遗传学诊断技术 890
一、胚胎植入前遗传学活检技术概述 890
二、胚胎植入前遗传学诊断的技术方法 891
第五节 ART相关衍生技术的发展 895
一、经形态学选择后的卵胞质内单精注射 896
二、卵子辅助激活技术 896
三、实时胚胎发育监测分析培养系统 897
四、非侵入性胚胎分级体系 897
五、卵母细胞老化与IVF-ET结局 898
六、卵子胞质成熟及其对IVF-ET结局的影响 899
七、卵子线粒体功能紊乱与卵子老化 900
八、临床医学对扭转卵子老化采取的一些措施 900
第六节 辅助生殖技术的子代健康分析 901
一、不同辅助生殖技术的特点 902
二、ART子代的安全性与健康 903
三、ART子代的基因学研究 907
四、ART对孕妇的影响 909
五、人类辅助生殖技术的社会与伦理问题 910
参考文献 911
索引 917