第九章哺乳动物配子与胚胎工程2

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2高中教学课件胚胎工程

1．胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

2．哺乳动物精子的发生是在雄性动物的睾丸内完成的。

3．哺乳动物的成熟精子分为头、颈和尾三部分。

其中头部主要由一个细胞核构成，高尔基体发育成顶体，中心体演变成尾，线粒体聚集在尾的基部形成鞘膜，细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做原生质滴。

4．哺乳动物卵子的发生是在雌性动物的卵巢内完成的。

卵母细胞的减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果是产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。

减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的，次级卵母细胞经分裂产生一个成熟的卵子和第二极体。

在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。

5．受精是指精子与卵子结合成合子（受精卵）的过程，受精是在输卵管内完成的。

6．哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。

7．获能后的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应，使顶体内的酶释放出来，溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通道。

随后精子与透明带接触，再将透明带溶出一条孔道，精子借自身的运动穿越透明带，并接触卵黄膜。

在精子触及卵黄膜的瞬间，会产生透明带反应，防止多个精子进入卵内，这种生理反应称作卵黄膜封闭作用。

8．精子进入卵子后发生的变化，首先是尾部脱离，并且原有的核膜破裂；随后，精子形成一个新的核膜；最后形成一个比原来精子核还要大的核，叫雄原核。

与此同时，卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核。

9．胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为卵裂期。

其特点是：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量增加，每个细胞的体积减小，胚胎的总体积不增加。

10．根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎为桑椹胚、囊胚、原肠胚三个时期。

细胞开始出现分化的时期是囊胚。

11．在原肠胚时期，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层。

第九章哺乳动物配子与胚胎生物工程

胚胎移植应具备的条件：
1. 实验室条件—— 环境温度，溶液的酸碱度，渗透压，化学药物的纯度，技术人员的基本素质，空气洁净，设备齐全，布局合理的实验室才能提高胚胎移植的效率。 2. 技术条件—— 胚胎移植的每一个过程都需要丰富的经验。因此，开展家畜胚胎移植生产至少需要临床兽医和胚胎工程技术两类人员。前者负责供体和受体选择，处理，胚胎采集与移植等兽医临床工作；后者负责溶液准备，检胚，胚胎等级鉴定，胚胎冷冻和解冻等实验室操作工作。 3. 胚胎来源—— 充足的胚胎供应是实施胚胎移植产业化的前提。目前胚胎的来源主要是通过超数排卵处理后由供体子宫内采集和体外受精两种方法获得。
同期发情：采用外源生殖激素等方法使一群母畜在同一时期内发情并排卵的技术，称为同期发情；牛的同期发情孕激素（皮下埋植法或阴道栓给药）和前列腺素（肌肉注射）是诱导同期发情最常用的激素； 1. 孕激素阴道栓塞法 2. 孕激素埋植法 3. 前列腺素法
供体超熟排卵：
1. 概念及原理—— 在母畜发情周期的适当时间，注射外源促性腺激素，使卵巢比自然发情时有更多的卵泡发育并排卵，这种方法叫做超熟排卵，简称超排；母畜卵巢上约有99%的有腔卵泡发生闭锁而退化，只有1%能发育成熟而排卵； 2. 超熟排卵方法—— （1）FSH + PG 法牛和绵羊在发情周期的第 9 ~ 13 天中的任何一天的时候通过肌肉注射促卵泡素（FSH），递减法连续注射 4天每天间隔 12 小时等量注射 2 次。在第 5 次注射促卵泡素的同时，肌肉注射前列腺素（PG），以溶解黄体。注射后 24 ~ 48 小时内发情。（2）CIDR + FSH + PG 在发情周期的某一天给供体牛，羊的阴道内放入 CIDR, 计为 0 天，重复第一个过程，在第 7 次肌肉注射促卵泡素时取出 CIDR , 还要注射 PG ，之后的 24 ~ 48 小时内发情。

高中生物胚胎工程考点知识点汇总

胚胎工程第一节动物的胚胎发育和胚胎工程一、哺乳动物生殖细胞的发生和受精作用1．哺乳动物生殖细胞2．受精作用精子获能精子在附睾中成熟后必须在雌性动物生殖道内经历一段时间才能获得受精能力的过程。

卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体可使精子获能。

特征（1）受精作用的定义：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。

（2）受精作用的场所：输卵管的壶腹部（3）受精标志：第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子。

（4）受精作用的结果：使单倍体的精子和卵子结合形成二倍体的受精卵，染色体数目恢复到体细胞中的数目，其中一半染色体来自父方，另一半来自母方。

（5）减数分裂和受精作用的意义：对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。

二、哺乳动物胚胎发育的基本过程受精过程的完成，标志着胚胎发育的开始。

起点：受精卵；终点：幼体；包括卵裂（细胞进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积不增加）、囊胚（细胞开始分化，其中个体较大的细胞叫内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织）、原肠胚、胚层分化等主要阶段。

三、胚胎工程的主要技术与应用1．胚胎工程的概念及技术手段对动物生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞所进行的多种显微操作和处理技术，由体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术、胚胎冷冻保存技术和性别控制技术等组成的现代生物技术。

胚胎发育学是胚胎工程的理论基础。

1．1体外受精技术是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。

[属有性生殖过程]基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。

卵母细胞的采集和培养对体型小的动物用促性腺激素处理，从输卵管冲取卵子（可直接受精）；对体型大的动物从卵巢中采集卵母细胞（要在体外培养成熟）。

体外受精技术是哺乳动物胚胎移植技术、克隆技术、转基因技术和性别控制技术不可缺少的组成部分。

胚胎工程2 一913

三、受精
的精子和培养的卵子，一般情况下都可以在溶液或专用的溶液中完成受精过程。

四、胚胎的早期培养
1．目的：
精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入中继续培养，以便检查和受精卵的能力。

2．培养液成分：
盐、盐、素、素、酸、酸、以及等。

3．胚胎移植
不同动物胚胎移植的时间不同：
牛羊一般要培养到阶段或阶段才进行移植；
小鼠和家兔等实验动物可在更的阶段移植；
人的体外受精胚胎，即试管胚胎，可在阶段移植。

【合作探究】
1、不同的动物胚胎移植时间是否相同？是举例？
2、什么是试管动物技术
3、试管婴儿技术作为现代生物技术和母亲正常怀孕生产的过程异同之处?
【课后检测】
1．下列关于促进雌性动物大量排卵的叙述中，正确的是（）
A. 给未成年的雌性动物注射大量的相关激素，使其排卵
B. 给性成熟的雌性动物注射大量的相关激素，使其超数排卵
C. 给未成年的雌性动物注射一定的相关激素，使其排卵
1
2
3。

动物繁殖学第配子与胚胎生物技术PPT课件

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超数排卵处理（的母三畜）发情供后体，根母据畜育种的的配需要种，应选择优良公畜的精液，在适宜时间进行人工授精。为了
得到较多的发育正常的胚胎，应使用活率高密度大的精液，而且将授精次数增加到2次或3次，两次间隔8～ 10h。
同时观察卵巢上的排卵情况，计算排卵率。冲洗部位决定于胚胎所处位置，亦即取决于冲洗是在配种后的第几天进行以及胚胎的运行速度。
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用注射器的磨钝针头刺入子宫角顶端，注入冲洗液，然后从输卵管的伞部接取冲洗液，这种方式适用于牛、羊、兔等。
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由伞部注入冲洗液，在子宫角上端接取。猪和马的子宫角与输卵管接合部有一活塞状结构，用第一种方式，冲洗液不易通过，只能采用第二种方式。
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2、母羊
在周期第12天或第13天时，一次肌注（或皮下）PMSG750～1500IU。出现发情后或配种当日再肌注HCG500～750IU。也可像母牛一样在发情周期中期进行处理，在注射PMSG之后，隔日注射以PGF2a或类似物。如采用FSH，用量为 10～20mg（或200～300大鼠单位）分3d6次注射之，PGF2a在第5次同时注射之。
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• 1951年，一、美籍发华展简人史张明觉和澳大利亚学者Austin分别发现了精子获能（cap acitation）现象，使动物体外受精研究进入了新纪元。
• 1959年张明觉在世界上首先获得了体外受精的的哺乳动物—试管兔，推动了体外受精研究工作的开展。
• 1978年首例人类试管婴儿路易斯·布朗（Louise Brown）诞生。
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从子宫角上端注入冲洗液，由基部接取，或者相反。这种方式适合于各种家畜。

胚胎和配子生物工程

胚胎和配子生物工程的法律问题
法律框架的建立与完善
随着胚胎和配子生物工程技术的不断发展，需要建立和完善相应的法律法规，以规范相关研究和应用。
知识产权保护
胚胎和配子生物工程涉及的基因、细胞等生物资源的知识产权保护问题需要得到重视。
跨国合作与法律冲突
跨国合作研究可能涉及不同国家和地区的法律法规，需要解决相应的法律冲突和协调问题。
胚胎冷冻与复苏技术
总结词
胚胎冷冻与复苏技术是一种保存和恢复早期胚胎的方法，通过低温冷冻和复温的过程，使胚胎进入休眠状态并保存起来，需要时再复苏进行移植。
详细描述
胚胎冷冻与复苏技术包括冷冻和复温两个步骤。在冷冻过程中，使用冷冻保护剂来降低胚胎细胞的代谢活性，防止冰晶形成对细胞造成损伤。复温过程中，通过逐渐提高温度使胚胎细胞恢复代谢活性，完成复苏。该技术为胚胎移植提供了灵活性，使得生育计划更加灵活和可调整。
人工智能与生物工程的融合
人工智能技术将在胚胎和配子生物工程中发挥重要作用，通过数据分析和机器学习，提高胚胎和配子的筛选、培养和优化效率。
目前研究存在的问题与挑战
技术伦理与安全性问题
胚胎和配子生物工程涉及人类生命起源和伦理道德问题，需要严格遵守伦理规范，确保技术的安全性和可靠性。
技术瓶颈与突破
胚胎工程主要包括体外受精、胚胎移植、胚胎冷冻、胚胎克隆、胚胎基因编辑等技术。
胚胎工程的应用领域
农业领域
01
通过胚胎工程技术，可以生产转基因动物，改良物种，提高家
畜、家禽的产量和抗病能力。
医学领域
02
胚胎工程可用于研究人类发育过程，探索遗传性疾病的发病机
制，以及生产用于细胞治疗和组织工程的胚胎干细胞。

胚胎和配子生物工程PPT课件

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牛胚胎冷冻程序示意图
自然发情（妊娠率更高）
一次同期法（PG）（妊娠率较低）
两次同期法（PG）（妊娠率更高）
11天内注射两次PG
发情观察极为重要
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7、受体的同期发情处理
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7.胚胎移植
手术法移植
非手术法移植
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受体移胚
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9、妊娠诊断
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胚胎移植产出的犊牛
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一次移入三枚胚全部成活
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受体母羊与所生羔羊
The end！
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２、超数排卵和人工授精
③为什么在９－１２天开始？ ④为什么要使用ＰＧ？
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ＦＳＨ剂量
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ＰＧ剂量
牛超数排卵时间表
时间第一天第二天第三天第四天第五天第六天
早上
２.０
１.５
１.０
０.５
发情
人工授精
下午
２.０
１.５
１.０
０.５
发情
人工授精
四支
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供体超排处理
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供体母畜的配种
必须用优秀的种公畜进行多次配种，一般隔812小时进行一次配种，直到发情结束。配种前应对种公畜的精液进行质量检查。
可优秀种公畜不足时，可考虑首次采用本交，以后采用人工授精，也可以全部采用人工授精。
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供体配种
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4.胚胎的收集
林斯特液SOF合成输卵管液
胚胎的检查项目：
1.受精卵整体的形态和体积大小； 2.透明带形状，厚度及损伤程度； 3.发育正常胚胎的卵裂球应该具有整齐的外形，大小一致，分布均匀而紧密，发育速度与胚龄一致； 4.卵细胞表面颗粒的状态和多少等。

新教材高中生物第2章第3节胚胎工程二胚胎工程技术及其应用pptx课件新人教版选择性必修3

胚胎分割技术的生殖方式是什么？ _____________________________________。【答案】无性生殖
用机械方法对早期胚胎进行分割，其主要目的是
()
A．切掉不符合要求的胚胎 B．对胚胎进行定向改造
C．提高胚胎的利用率
D．改变早期胚胎的遗传特性
【答案】C
【解析】胚胎分割是指用机械方法将早期胚胎切割成多份，以获得
可以与获能精子进行体外受精的卵母细胞需要培养到什
么时期？
()
A．MⅠ期
B．MⅡ期
C．桑葚胚期
D．囊胚期
【答案】B
【解析】卵母细胞培养到MⅡ期时就可以受精了，因为MⅡ期卵母
细胞细胞核、细胞质已成熟，而MⅠ期卵母细胞细胞核、细胞质尚未成
熟，其细胞质不能支持胚胎的全程发育。
胚胎移植
1．胚胎移植的概念将通过__体__外__受__精___及_其__他__方__式____得到的胚胎，移植到__同__种__的__、 _生__理__状__态___相同的雌性动物体内，使之继续发育为_新__个__体___的技术。其中提供胚胎的个体称为“__供__体__”，接受胚胎的个体称为“__受__体__”。
多个胚胎，其目的是提高胚胎的利用率，A、B错误，C正确；经胚胎分割技术获得的多个胚胎的遗传物质相同，D错误。
课堂·重难探究
试管动物技术与体外受精
[知识归纳] 1．试管动物技术分析 (1)操作对象：配子和动物早期胚胎。 (2)应用技术：体外受精、早期胚胎发育、胚胎移植。 (3)生殖方式：有性生殖。 (4)意义：加快良种动物的繁殖速度。 (5)注意：试管动物技术并非指胚胎始终在试管中发育，而是胚胎发育的早期在培养皿和试管中，胚胎发育的绝大多数时间在母体中。

胚胎工程(第二课时)高二生物课件(人教版2019选择性必修3)

问题10:你能想到进一步提高荷斯坦奶牛的繁殖率的思路吗？
三、胚胎分割
合作探究二：请同学们自主阅读教材P62-63，小组合作思考讨论完成问题。
1.胚胎分割概念，需要什么设备？什么时期的胚胎适合分割，分割时需要注意什么？ 2.胚胎分割的理论依据是什么、特点、对象？ 3.胚胎分割有什么应用？ 4.胚胎分割的有哪些优点和不足？
第2章细胞工程
第3节胚胎工程
（第二课时）
学习目标
目标
简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。 01 （生命观念）
以文字和图示表示哺乳动物的体外受精和胚胎移 02 植的过程。（科学思维）
关注试管动物技术在促进家畜快速繁殖中的应用。关注胚胎工程与畜牧业发展。 03 （社会责任）
三、胚胎分割
（四）优点和局限性：
优点
①可以促进优良动物品种的繁殖 ②产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料 ③在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
局限性
实战训练
8．下列关于胚胎分割移植的说法，不正确的是( ) A.目前的胚胎分割移植而言，产生的同卵双胎较多，同卵多胎成功率较低 B.胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪 C.可在囊胚阶段将胚胎随机分割成两份或多份，然后移植 D.用分割针将桑葚胚均分成两部分，可直接将裸半胚移植入受体
两次检查
第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
两个条件
胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。
二、胚胎移植
（四）意义：
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；缩短供体繁殖周期,增加一生繁殖后代数量。

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报告基因

本节要点
胚胎移植概念及方法性别控制的方法流式细胞仪分离X、Y精子的原理及方法胚胎干细胞研究的意义生产转基因动物的意义与主要问题

胚胎干细胞的分离培养技术
早期胚胎的选择小鼠桑椹胚、囊胚、延迟着床的囊胚均可分离ES细胞；人和猪的ES细胞可从囊胚和原始生殖细胞中分离获得。

胚胎干细胞的分离培养技术

胚胎干细胞的分离
胚胎干细胞的分离培养技术

胚胎干细胞的保持
常规保持：即通过不断更换培养液，以传代培养方式维持ES的快速繁殖和抑制分化状态。冷冻保持：通过超低温冷冻保存，使细胞的代谢活动完全停止，而长期保存。

性别控制
早期胚胎的性别鉴定

SRY片断的PCR扩增法

优点：取样少，对胚胎的损伤小，操作比较简单，准确（准确率高达90％以上），有商业价值。缺点：要求控制污染程度高，防止出现假阳性。现场操作困难，易污染，时间长。
性别控制
早期胚胎的性别鉴定
免疫学方法雄性胚胎细胞表面带有H－Y抗原，分离此种抗原，制备抗体。在胚胎培养液中加入抗体和补体，继续发育者为雌性，不能发育而退化者为雄性。用H－Y抗原处理胚胎，再用荧光素标记的第二抗体处理，荧光镜下观察，有荧光的胚胎为雄性，无荧光者为雌性。
SRY（sex determining region of the Y）：Y染色体上存在的性别决定区。从胚胎中取出部分卵裂球，提取DNA，然后用SRY基因的一段碱基作引物，以胚胎细胞DNA 为模板进行PCR扩增；用SRY特异性探针进行杂交对扩增产物进行检测；对扩增产物进行电泳，通过检测SRY基因条带的有无判断是雄性或是雌性。

流式细胞仪分离法
性别控制

早期胚胎的性别鉴定

核型分析法
从胚胎中取出部分细胞，用秋水仙素处理使细胞处于有丝分裂中期，再制备染色体标本，通过显微照相分析染色体组是XX还是XY。XY者为雄性。
优点：准确率为100％。缺点：取样对胚胎损伤大，操作时间长。

性别控制
早期胚胎的性别鉴定

SRY片断的PCR扩增法

胚胎干细胞的分离培养技术
胚胎干细胞的分离、培养和鉴定选择抑制细胞分化的培养体系培养体系要求：促进胚胎细胞生长，抑制细胞分化。

饲养层培养体系饲养层的细胞常用胎儿成纤维细胞，胚胎细胞于饲养层上培养。饲养层的细胞一般分裂缓慢，分泌分化抑制因子，使胚胎细胞生长。

胚胎干细胞的分离培养技术

胚胎干细胞的分离培养技术
诱导多能干细胞
Induced pluripotent stem cells
（iPS或iPSC）

向成年的非多能细胞中转入特定的转录因子（Oct3/4 、Klf4、 Sox2、cMyc），诱导非多能细胞重编程而获得具有不断自我更新且具有多向分化潜能的，与干细胞近似的细胞。
哺乳动物配子与胚胎工程
Sex control 性别控制 Stem cells 干细胞 Chimera 嵌合体
性别控制
性别控制（sex
control）

通过对动物的正常生殖过程进行人为干预，使成年雌性动物生产出人们期望性别后代的技术。如乳牛：需母犊；肉牛：需公犊。

性别控制
性别控制
X、Y精子的分离早期胚胎的性别鉴定

性别控制

X、Y精子的分离

根据X、Y精子的比重，体积和活力不同而设计的沉降法、离心法和层析法等。三种方法的原理是X精子比重较大，一般都下沉。根据雄性精子（Y染色体）特有的H－Y抗原研制的免疫学方法，即为母体接种H－Y抗原使之产生免疫力，排斥雄性精子参与受精。

性别控制

X、Y精子的分离

由于这种方法并不需要从胚胎中提取细胞，因此解决了旧技术在道德上的争议，且由于干细胞从患者的皮肤取得，所以制作出来的身体部份不会被身体排斥。
哺乳动物嵌合体的生产
嵌合体

由基因型不同细胞构成的复合个体，包括种内嵌合体和种间嵌合体。
哺乳动物嵌合体的生产
哺乳动物嵌合体的产生方法卵裂球聚合法
胚胎干细胞的分离培养技术

ES细胞研究历史
1981年建立了小鼠ES（EK）细胞系，花了8年的时间； 1988年建立了仓鼠ES细胞系； 1994年用胚胎培养和原始生殖细胞培养法获得了猪的ES 细胞； 1998年美国威斯康星大学从体外受精囊胚中分离得到了人的ES细胞，人ES细胞的分离成功引起了生物学界和医学界的广泛关注。

胚胎干细胞的分离培养技术

胚胎干细胞的鉴定

除具有一定的形态特征外，细胞中应具有较高水平的端粒酶（telomerase），碱性磷酸酶（AKP）以及细胞表面出现的阶段特异性胚胎抗原（SSEA）。
胚胎干细胞的分离培养技术源自胚胎干细胞的分化潜力验证ES细胞除了具有形态和生化特性外，还必须具有高度分化潜能。 ES细胞被注入囊胚腔后，它必须参与内胚层、中胚层、外胚层的形成。体外培养时在分化诱导剂的诱导下，ES细胞定向分化。
哺乳动物嵌合体的产生方法囊胚注射法

把一种或多种胚胎的卵裂球、内细胞团细胞或EC细胞、 ES细胞直接注射到另一枚囊胚的腔隙中获得嵌合体的方法。
哺乳动物嵌合体的生产
嵌合体的鉴定

遗传标记

外观：皮肤和毛色的变化葡萄糖磷酸异构酶同工酶电泳原位杂交主要组织相容性抗原 DNA指纹分析绿色荧光蛋白基因 β-半乳糖苷酶基因氯霉素乙酰转移酶基因人生长激素基因

将不同遗传性能而发育阶段相同或相近的胚胎卵裂球聚合在一起获得嵌合体的方法，胚胎发育阶段在8-细胞至桑椹胚阶段较为理想。首先将胚胎用链霉蛋白酶去除透明带，将两枚或两枚以上胚胎的卵裂球聚合在一起形成复合体，经培养后形成嵌合体胚胎，然后移植到受体内继续发育为嵌合体动物。

哺乳动物嵌合体的生产

性别控制
早期胚胎的性别鉴定
免疫学方法胚胎发育到桑椹胚阶段，向培养液中加入H－Y抗体，继续培养一段时间后，出现囊胚者为雌性，停留在桑椹胚阶段的为雄性。

胚胎干细胞的分离培养技术
哺乳动物胚胎干细胞（Embryonic

Stem Cell）
又称ES或EK细胞，是从早期胚胎中分离出来的具有发育全能性的细胞系，即具有分化为成年动物体内任何一种类型细胞的能力。它又具有细胞系的特性，可在体外培养过程中繁殖而不发生分化。

选择抑制细胞分化的培养体系

条件培养体系
不需要制备饲养层，直接在条件培养液中培养。条件培养液是一些细胞培养一段时间后再回收的培养液（如豚鼠肝脏细胞、人膀胱癌细胞和小鼠的畸胎瘤细胞（EC）），均能抑制细胞的分化。培养液中添加分化抑制因子体系培养液中添加白血病抑制因子（LIF）和白细胞介素－6 （IL－6）。