Искусственное оплодотворение у растений и животных
Добавил пользователь Alex Обновлено: 19.09.2024
ИСКУ́ССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕ́НИЕ, способ получения потомства у животных без непосредственного контакта между особями противоположного пола. Реальность И. о. первым доказал в 1780 итал. исследователь Л. Спалланцани на опыте с собаками. На практике И. о. впервые было использовано в рыбоводстве. Рос. естествоиспытатель В. П. Врасский в сер. 1850-х гг. разработал т. н. сухой (или русский) метод И. о. икры рыб, который и ныне используют во всём мире. Практич. значение идеи Спалланцани для животноводства выявил И. И. Иванов. Его исследования, послужившие теоретич. основой широкого применения И. о. в мировом животноводстве, показали, что при И. о. одним эякулятом самца можно осеменить десятки самок и т. о. шире использовать генетич. потенциал выдающихся самцов и ускорять рост продуктивных и племенных качеств с.-х. животных. Большой вклад в развитие теоретич. основ и технологии И. о. внёс В. К. Милованов . Под его руководством разработана методика взятия, разбавления, хранения семени и введения его самкам. Открытие возможности глубокого замораживания семени (В. К. Милованов, И. И. Соколовская, И. В. Смирнов, 1947) подняло технологию И. о. на новую ступень. Было установлено, что семя, замороженное в жидком азоте при темп-ре –196 °C, сохраняет оплодотворяющую способность неограниченное время, что даёт возможность создавать запасы семени выдающихся самцов-производителей.
В одном растении можно оплодотворить другое растение, поясняю, если взять растение, выдернуть все тычинки, оставить только пестик, потом взять другое растение и из него тоже выдернуть все тычинки и перенести их на наше первое растение, то при оплодотворении может получится гибрид двух разных растений - этот новый организм имеет гетерозис - явление превосходства .. Теперь про животных, Из одного организма вытаскивают яйцеклетку, а из другого сперматозоида, их берут и помещают в пробирку, потом их оплодотворяют, и помещают в женский организм, плод развивается, получается организм, который при обычном естественном скрещивании никогда не получился бы, плюс в том, что это животное может иметь качества нужные человеку
Половое размножение организмов связано с их морфологической и физиологической половой дифференциацией (половой диморфизм) и половым процессом.
Половой процесс характеризуется системой приспособительных механизмов:
- образованием мужских и женских гамет,
- их слиянием в процессе оплодотворения (сингамия),
- объединением ядер (кариогамия),
- синаупсисогомологивдных хромосом в мейозе и перекомбинацией наследственных факторов.
Цикл полового размножения охватывает период от момента формирования половых клеток до их нового воспроизведения в следующем поколении.
Оплодотворением принято называть побуждение яйца к развитию в результате кариогамии. Оплодотворение представляет собой процесс необратимый — оплодотворенное однажды яйцо не может быть оплодотворено вновь. Сингамия и кариогамия составляют сущность процесса оплодотворения. Однако у некоторых видов воспроизведение нового поколения осуществляется на основе только женской гаметы — яйцеклетки без оплодотворения (девственное размножение). В этом случае половое размножение также заканчивается созреванием гамет. Оба эти способа размножения могут чередоваться у одного и того же вида.
В процессе оплодотворения осуществляются следующие важные генетические явления, необходимые для существования вида:
- восстановление диплоидного набора хромосом, а в пределах диплоидного набора — парности гомологичных (материнских и отцовских) хромосом, разошедшихся в мейозе в процессе образования половых клеток у родительских организмов;
- обеспечение материальной непрерывности между следующими друг за другом поколениями;
- объединение в одном индивидууме наследственных свойств материнского и отцовского организмов.
Для обеспечения оплодотворения необходимо одновременное созревание гамет материнского и отцовского организма. У перекрестноопыляющихся растений созревание мужских и женских половых клеток может не совпадать во времени, и это несоответствие служит приспособительным механизмом, препятствующим самоопылению. Возможно, что несоответствие во времени созревания половых клеток у разных полов одного вида является одним из путей возникновения перекрестного опыления.
Оплодотворение у животных
Процесс оплодотворения у животных можно разделить на несколько фаз.
Первая фаза начинается с того, что сперматозоид либо прикрепляется к любой точке поверхности яйца, либо проникает в нее через микропиле. Момент соприкосновения головки сперматозоида с яйцом является начальным в цепи химических реакций. Эту фазу называют фазой активации яйца. В норме активацию яйца вызывают сперматозоиды своего вида. В некоторых случаях (у червя Rhabdites monohystera) сперматозоиды могут активировать яйцо, но при этом мужское ядро не сливается с материнским. Такое явление называют псевдогамным оплодотворением.
К моменту соприкосновения сперматозоида с яйцом и проникновения его внутрь ядро яйцеклетки у разных животных может находиться на разных стадиях деления созревания. Ядро яйцеклетки, готовое к слиянию с ядром сперматозоида, называют женским пронуклеусом. Собственно оплодотворение, т. е. слияние отцовского и материнского пронуклеусов, возможно лишь после окончания мейоза.
Проникновение сперматозоида может происходить на стадиях:
- ооцита I с покоящимся ядром
- ооцита I в стадии метафазы I
- ооцита II в стадиях мета — или анафазы II
- зрелой яйцеклетки
У иглокожих и кишечнополостных сперматозоид может проникать в яйцеклетку после завершения мейоза. Такое оплодотворение называют оплодотворением типа морского ежа. После проникновения сперматозоида в яйцо его ядро вскоре соединяется с женским ядром; ядро зиготы приступает к первому делению — дроблению яйца.
В акте оплодотворения два гаплоидных пронуклеуса сливаются в одно ядро. Кариогамия дает начало новому качественному процессу — развитию зиготы. Этот момент является кульминационным пунктом процесса полового размножения. В результате кариогамии, гомологичные хромосомы, разошедшиеся в мейозе предыдущего поколения, вновь воссоединяются в одном ядре зиготы.
Для понимания ряда важных генетических явлений необходимо знать, какие элементы сперматозоида проникают в яйцеклетку. Раньше считалось, что цитоплазма сперматозоида и ее органоиды не попадают в яйцеклетку. В настоящее время все больше накапливается фактов в пользу того, что в цитоплазму яйцеклетки у млекопитающих проникает не только головка (ядро) сперматозоида, но и его шейка и даже хвостовая часть. Если это подтвердится, то взгляды на роль цитоплазмы мужского организма в передаче его свойств потомству должны быть пересмотрены. Впрочем, генетических данных на этот счет пока нет; известны лишь факты передачи вирусных заболеваний.
Вместе с ядром сперматозоида в цитоплазму яйцеклетки проникает центриоль, которая через некоторое время образует центросферу, дающую начало веретену дробления.
Приведенное общее описание оплодотворения у животных в деталях может варьировать у разных видов. Вследствие этих изменений процесс оплодотворения у каждого вида может протекать специфично, препятствуя межвидовому скрещиванию.
Оплодотворение у растений
У растений так же, как и у животных, сущность оплодотворения сводится к слиянию двух гаплоидных ядер.
Оплодотворение у растений в принципе сходно с таковым у животных, однако существование у растений гаметофита привело к появлению у них и некоторых особенностей.
Цитологический механизм этого процесса у голосеменных был создан русским ботаником Н. Н. Горожанкиным в 1880 г., а у покрытосеменных — Е. Страсбургером в 1884 г. Е. Страсбургер охарактеризовал оплодотворение у покрытосеменных следующим образом:
- процесс оплодотворения включает в себя слияние ядра мужской и женской гамет,
- цитоплазма гамет не имеет отношения к оплодотворению,
- ядро спермия и ядро яйцеклетки суть настоящие ядра.
Слияние спермия с ядром яйцеклетки и является собственно актом оплодотворения, в результате которого образуется зигота с диплоидным набором хромосом.
Выше было сказано, что микрогаметогенез завершается образованием двух спермиев, которые возникают или в пыльцевом зерне, или в пыльцевой трубке при прорастании пыльцевого зерна. Время начала прорастания зерен после попадания их на рыльце у разных растений варьирует в зависимости, от внешних условий и состояния рыльца и пестика. Так, например, у свеклы прорастание пыльцевых зерен начинается через 2 ч, у кок-сагыза — через 5 мин, а у кукурузы, сорго и других растений происходит почти немедленно.
Первым признаком прорастания пыльцевого зерна является увеличение его объема. Обычно из одного пыльцевого зерна образуется одна трубка, но у некоторых растений (мальвовые, тыквенные) из одного зерна образуется несколько трубок, однако полного развития достигает лишь одна из них. Характер роста пыльцевых трубок определяется наследственными свойствами растений. К. Корренсом у MeiaridrTum (дрёма) было обнаружено, что при одновременном прорастании на рыльце нескольких пыльцевых зерен скорость роста пыльцевых трубок нередко зависит от их числа: чем больше их, тем медленнее они прорастают, при этом наблюдается конкуренция.
Пыльцевая трубка, дорастая до микропиле, приходит в соприкосновение с той частью зародышевого мешка, где находится яйцевой аппарат — яйцеклетка и синергиды. Впрочем, у некоторых растений пыльцевая трубка подходит к зародышевому мешку через халазальную часть семяпочки.
Передвигающиеся по пыльцевой трубке по мере ее роста два генеративных ядра — спермия после разрыва трубки вместе с ее содержимым попадают внутрь зародышевого мешка. Спермин могут быть округлой, штопорообразной формы, иногда разрыхленные, с видимыми хромосомными нитями и др. Ядра их в этот момент, как правило, находятся в стадии телофазы. Из двух проникших в зародышевый мешок спермиев один спермий внедряется яйцеклетку и сливается с гаплоидным ядром последней. Слияние ядра спермия с ядром яйцеклетки является центральным моментом оплодотворения у растений.
Схема двойного оплодотворения у растений
У растений так же, как и у животных, готовность к слиянию мужского и женского ядер может быть различной. Условно можно считать, что у растений имеются два типа оплодотворения: тип сложноцветных, аналогичный типу морского ежа у животных, и тип лилейных, аналогичный типу аскариды. В первом случае (тип сложноцветных) ядро спермия проникает в зрелую яйцеклетку в состоянии незавершенной телофазы, растворяет оболочку ядра яйцеклетки и переходит в интерфазное состояние. Во втором случае (тип лилейных) спермий проникает в яйцеклетку, находясь на стадии поздней телофазы. Ядро спермия не проникает в ядро яйцеклетки, а остается лежать рядом с ним. Каждое ядро в дальнейшем начинает подготавливаться к делению обособленно, и объединение их хромосом происходит только на стадии метафазы первого митотического деления зиготы. В оплодотворенной яйцеклетке — в зиготе восстанавливается диплоидное число хромосом. Из зиготы развивается зародыш семени.
Слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого — с ядром центральной клетки называют двойным оплодотворением. Честь этого открытия, сделанного в 1898 г., принадлежит нашему соотечественнику С. Г. Навашину. Триплоидная природа ядер эндосперма впервые была установлена у скерды (Crepis) М. С. Навашиным в 1915 г.
Образование ткани, питающей зародыш, является особенностью растений. У животных эта функция возложена на запасные питательные вещества яйцеклетки и материнский организм, питающий зародыш через плаценту.
Одна из особенностей оплодотворения у растений, вытекающая из наличия у них двойного оплодотворения, представляет собой явление, называемое ксениями. Этот термин был предложен в 1881 г. В. Фоке. Смысл этого явления заключается в прямом влиянии пыльцы на признаки и свойства эндосперма. Например, имеются сорта кукурузы с желтым эндоспермом (желтые семена) и с белым эндоспермом (белые семена). Если женские цветки белозерного сорта опылить пыльцой желтозерного сорта, то, несмотря на то, что эндосперм развивается на растении белозерного сорта, окраска его будет желтой или бледно-желтой. Следовательно, ядро спермия способно изменить окраску эндосперма, ибо эта ткань так же как и ткань зародыша, гибридного происхождения.
Таков в самых общих чертах процесс оплодотворения у животных и растений. Однако он подвержен приспособительным изменениям в зависимости от особенностей строения половых клеток и биологии размножения, свойственных каждому виду животных и растений.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Искусственное осеменение — введение спермы животного в половые пути самки искусственным методом, при котором сперму у самца получают заблаговременно. Используется в животноводстве для получения большого количества потомства от ценных племенных самцов. Преимуществом перед естественным спариванием является возможность транспортировки спермы (в замороженном виде) на большие расстояния и осеменение самок животных в удаленных хозяйствах, более эффективное использование спермы (разделение эякулята на несколько порций), преодоление отказа животных от спаривания (часто используется в зоопарках для получения потомства у редких и исчезающих видов животных).
Искусственное введение спермы человека в половые пути женщины в медицинских целях в русском языке обозначается термином искусственная или внутриматочная инсеминация.
Содержание
История
Первые зафиксированные опыты по искусственному осеменению животных были проведены в XVIII веке итальянцем Спалленцани, хотя такие эксперименты были известны и древним магам, жрецам и алхимикам, данных о результатах исследований не сохранилось. В дальнейшем теоретические и практические основы искусственного осеменения животных были разработаны главным образом русскими учёными.
В середине XIX века русский рыбовод В.П. Врасский установил возможность оплодотворения икринок при орошении их молоками. В дальнейшем Хелховский, Лидеман, Енишерлов и др. получили потомство путём искусственного осеменения животных. Но первые широкомасштабные исследования по биологии размножения и искусственному осеменению были проведены И.И. Ивановым. Опытами И. Иванова была доказана возможность разведения эякулята спермы на дозы для осеменения нескольких самок. Исследована возможность разбавления спермы и сохранения её вне организма. Под руководством И. Иванова в 1930 году в хозяйствах СССР было искусственно осеменено более 100 тыс. животных.
С 60-х годов прошлого столетия в Советском Союзе ежегодно искусственно осеменялось более 80 млн маток сельхозживотных.
Большой вклад в развитие искусственного осеменения животных внесли В.К. Милованов, Д.Ф. Нейман, А.В. Квасницкий, И.И. Соколовская, И.В. Смирнов, Г.О. Паршутин, П.Н. Скаткин, И.И. Родин, Ф.В. Ожин, В.А. Морозов и многие другие. В результате творческой работы большого коллектива учёных совершенствовалась технология, организация и техника искусственного осеменения сельскохозяйственных животных. Проводилась работа по длительному хранению спермы при низких температурах (-196С) и эксперименты по трансплантации и длительному хранению эмбрионов в жидком азоте.
Получение спермы
См. также
Ссылки
- Животноводство
- Размножение
- Медицинские процедуры
- Криобиология
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Искусственное осеменение" в других словарях:
ИСКУССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ — введение спермы самца специальными инструментами в половые органы самки для ее оплодотворения. Искусственное осеменение сельскохозяйственных животных проводят для интенсивного использования высокоценных самцов с целью улучшения породных и… … Большой Энциклопедический словарь
ИСКУССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ — ИСКУССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ, метод вызывания БЕРЕМЕННОСТИ без половых сношений посредством введения СПЕРМЫ в женские половые органы. Искусственное осеменение крупного рогатого скота позволяет получать потомство от высококачественных производителей… … Научно-технический энциклопедический словарь
ИСКУССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ — в жив ве впервые применено на л. в России в кон. XIX нач. XX в. Проф. И.И. Иванов разработал методику получения спермы от производителей и введения ее к лам. Тогда же с высоким процентом оплодотворения были осеменены несколько сот маток. И. о. п … Справочник по коневодству
искусственное осеменение — введение спермы самца специальными инструментами в половые органы самки для её оплодотворения. Искусственное осеменение сельскохозяйственных животных проводят для интенсивного использования высокоценных самцов с целью улучшения породных и… … Энциклопедический словарь
искусственное осеменение — ūkinių gyvūnų sėklinimas statusas Aprobuotas sritis veislininkystė apibrėžtis Dirbtinio spermos įleidimo į patelės lytinius organus metodas; biotechnologijos metodas, kuriuo didinamas ūkinių gyvūnų patinų palikuonių skaičius. atitikmenys: angl.… … Lithuanian dictionary (lietuvių žodynas)
ИСКУССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ — с. х. животных, метод искусств. введения полученной от производителя спермы в половые пути самки с целью её оплодотворения. Позволяет интенсивно использовать высокоценных племенных производителей, проверенных по качеству потомства, для быстрого… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь
искусственное осеменение — Цервикальный способ осеменения коров с фиксацией шейки матки через прямую кишку. искусственное осеменение сельскохозяйственных животных, метод искусственного введения полученной от производителя спермы в половые пути самки с целью её… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь
ИСКУССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ — перенесение с помощью Особой аппаратуры спермы в матку самки для оплодотворения без полового акта. Применяется в овцеводстве (в 1933 г. более 2 млн. овец), скотоводстве и коневодстве. Разрабатывается и вводится в других отраслях животноводства.… … Сельскохозяйственный словарь-справочник
ИСКУССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ — введение спермы самца спец. инстр тами в половые органы самки для её оплодотворения. И.о. с. х. ж ных проводят для интенсивного использования высокоценных самцов с целью улучшения породных и продуктивных качеств ж ных. Применение И.о.… … Естествознание. Энциклопедический словарь
искусственное осеменение сельскохозяйственных животных — Метод воспроизведения сельскохозяйственных, животных, заключающийся во взятии спермы у самцов и введении ее в половые органы самок. [ГОСТ 27775 88] Тематики искусственное осеменение … Справочник технического переводчика
Оплодотворение — это процесс соединения двух гаплоидных гамет, в результате которого образуется диплоидная зигота.
При соприкосновении головки сперматозоида с наружным покровом яйцеклетки содержащиеся в акросоме ферменты выделяются на поверхность яйцеклетки. Под их действием оболочка яйцеклетки в месте соприкосновения разрушается. Содержимое сперматозоида проникает внутрь яйцеклетки. После этого яйцеклетка восстанавливает оболочку и другие сперматозоиды проникнуть в неё уже не могут. В оплодотворённой яйцеклетке происходит слияние двух ядер и образуется диплоидная зигота.
Наружное оплодотворение происходит у животных, которые живут в воде (например, у рыб и амфибий). Яйцеклетки (икру) и сперматозоиды такие животные выделяют в воду, где и происходит их слияние.
Внутреннее оплодотворении наблюдается у животных, обитающих на суше, а также у некоторых обитателей водной среды (червей, членистоногих, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих). У них гаметы сливаются внутри тела самки, в её половых путях.
Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии гамет восстанавливается диплоидный набор хромосом, а новый организм приобретает генетическую информацию и признаки обоих родителей.
Партеногенез — особый случай полового размножения, при котором происходит развитие особи из неоплодотворённой яйцеклетки.
Партеногенез наблюдается у некоторых червей, улиток, членистоногих (дафний, пчёл, тлей, муравьёв), а также у рептилий (скальных ящериц, варанов), птиц (индюшек) и других животных. Он чередуется с обычным размножением.
Развитие нового организма начинает без оплодотворения. Гаплоидная яйцеклетка делится митозом. Происходит удвоение ДНК, но во время первого деления хромосомы не расходятся, и в клетке остаётся диплоидный хромосомный набор.
у тлей в тёплое время из неоплодотворённых яиц появляется несколько поколений самок, а осенью рождаются самцы. У пчёл партеногенетическое размножение производит только трутней (самцов), а самки и рабочие пчёлы рождаются из оплодотворённых яиц.
Читайте также: