Искусственное оплодотворение у растений и животных

Обновлено: 05.10.2024

Оплодотворение – это слияние специализированных мужских и женских половых клеток (гамет), приводящее к формированию зиготы и последующему развитию из нее нового (дочернего) организма. Центральным моментом этого процесса является слияние ядер половых клеток родителей. Оплодотворенную яйцеклетку часто называют яйцом.

В результате процесса оплодотворения в зиготе формируется двойной (диплоидный – 2n) набор хромосом, полученных от мужского и женского организмов. Объединение в зиготе генетического материала двух разных родительских наборов генов и образование нового генотипа у дочернего организма – выдающееся биологическое событие, обеспечивающее увеличение изменчивости, необходимой для эволюции органического мира.

Типы оплодотворения

В зависимости от видовой принадлежности животных организмов, размножающихся половым путем, различают два типа оплодотворения – наружное и внутреннее.

Наружное оплодотворение осуществляется в окружающей среде, обычно в водных условиях, куда попадают мужские и женские половые клетки. Примером может служить оплодотворение у большинства животных, обитающих или размножающихся в воде: у губок, кишечнополостных, морских кольчатых червей, двустворчатых моллюсков, большинства рыб, бесхвостых земноводных. Выделяемые этими организмами мужские и женские гаметы поступают в воду, где происходит их встреча и слияние – образование зиготы.

Внутреннее оплодотворение обеспечивается переносом сперматозоидов (или спермиев) мужского организма в женский. Примером внутреннего оплодотворения является оплодотворение у птиц и млекопитающих. Полагают, что при оплодотворении большим количеством мужских гамет в яйцеклетку проникает лишь одна из них. Оплодотворенная яйцеклетка дает начало зиготе, в результате деления которой образуется зародыш, а затем и организм. Внутреннее оплодотворение у многих животных (хрящевые рыбы, пресмыкающиеся, птицы) сопровождается откладыванием яиц во внешнюю среду; из яиц в течение определенного срока развивается потомство: детеныши акул, птенцы, черепашата, крокодильчики и др.

У большинства млекопитающих зигота и образовавшийся из нее зародыш развиваются внутри половых органов самки. У млекопитающих (кроме однопроходных – утконоса и ехидны) для выращивания зародыша (эмбриона) в матке формируется так называемое детское место (плацента). В виде зачатков оно имеется даже у сумчатых животных. Через плаценту устанавливается связь (но не слияние) между кровеносными руслами эмбриона и самки. Благодаря этому обеспечиваются газообмен в теле зародыша, его питание, удаление продуктов распада и защита от неблагоприятных условий внешней среды.

Внутреннее оплодотворение у животных – процесс, возникший в ходе эволюции позднее наружного оплодотворения, – представляет собой более прогрессивное морфобиологическое явление. Прогрессом в истории развития животного мира стало и появление плаценты. Эти факторы обеспечивают воспроизведение здорового молодого поколения, обусловленное существенной защитой, сохранением (и экономией) половых клеток размножающихся организмов.

Искусственное оплодотворение

Способность спермы животных к длительному сохранению своих свойств послужила основой развития искусственного оплодотворения сельскохозяйственных животных. Искусственное оплодотворение – один из ведущих методов селекции, с помощью которого создано преобладающее большинство высококачественных пород домашних животных. Оно используется для разведения племенного скота в крупном мясо-молочном животноводстве, коневодстве, свиноводстве, птицеводстве и др. Искусственное оплодотворение (опыление) широко применяется и в растениеводстве для выведения новых сортов растений.

На искусственном оплодотворении основано размножение ценных проходных рыб, у которых в естественных условиях далеко не вся икра оказывается оплодотворенной и значительная ее часть погибает.

Двойное оплодотворение цветковых растений

Это особый тип оплодотворения, который наблюдается только у цветковых (покрытосеменных) растений.

Двойное оплодотворение у цветковых растений: 1 – яйцеклетка; 2 – завязь; 3 – центральное ядро; 4 – рыльце; 5 – пылинка; б – пыльник; 7 – семязачаток; 8 – зародышевый мешок; 9 – пыльцевая трубка; 10 – два спермия; 11 – семя с зародышем
.
В зародышевом мешке, сформировавшемся в семязачатке завязи пестика цветка, развивается яйцеклетка. К моменту оплодотворения в зародышевом мешке, помимо яйцеклетки, образуются еще двуядерная (диплоидная) центральная клетка, ядра которой со временем сливаются, образуя одно центральное ядро, и пять очень мелких (вспомогательных) клеток. Из проросшей на рыльце пестика пылинки по пыльцевой трубке в зародышевый мешок попадают два спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой, а другой – с центральным ядром. В итоге из оплодотворенной яйцеклетки образуется диплоидная (2n) зигота, дающая начало зародышу растения, а от слияния спермия с центральным ядром – особая питательная ткань, состоящая из клеток с триплоидным (Зn) набором хромосом, – эндосперм, обеспечивающий питательными веществами зародыш семени.

Процесс двойного оплодотворения у цветковых растений на примере лилейных был открыт в 1898 году и детально изучен русским ботаником Сергеем Гавриловичем Навашиным.

Во многих хозяйствах сегодня практикуется метод искусственного осеменения животных — КРС, МРС, свиней и пр. Такая технология имеет ряд неоспоримых преимуществ. Способов искусственного оплодотворения в хозяйствах при этом может использоваться несколько.

Историческая справка

Применять технологию искусственного осеменения самок человек начал уже довольно-таки давно. К примеру, историкам известно, что когда-то сперму арабских жеребцов собирали в губки и перевозили в другие страны для оплодотворения местных кобыл.

Также крестьяне в древние времена закладывали губку во влагалище лошадей перед покрытием их самцами. Далее такой материал вытаскивали и перемещали в вагину другой лошади. Таким образом от одного коня можно было получить несколько жеребят.

Корни искусственного осеменения животных уходят, таким образом, в глубокую древность. Однако широко такая методика начала применяться в хозяйствах разной специализации только в конце XIX века. Основоположником этой новой технологии считается при этом В. П. Врасский, впервые использовавший ее в то время на рыбах и научно обосновавший искусственное оплодотворение.

Основные преимущества

К плюсам применения искусственного осеменения в хозяйствах относят в первую очередь отсутствие необходимости в содержании и кормлении большого количества самцов-производителей.

Еще одним безусловным преимуществом этого метода считается возможность улучшения племенных качеств стада при малых затратах. Вместо дорогих породистых самцов-производителей хозяйства, использующие такую технологию, закупают их гораздо более дешевую сперму. Таким образом значительно удешевляется разведение породистых лошадей, коров, свиней, овец, кур и пр.

Продают племенной материал фермы, специализирующиеся именно на выращивании производителей с отличными породными качествами. Такие хозяйства обычно также бывают рентабельными и получают на продаже спермы породистых производителей неплохую прибыль.

Также к плюсам искусственного осеменения животных можно отнести:

улучшение ветеринарной обстановки на ферме (самец и самка непосредственно не контактируют, а следовательно, не могут передать друг другу разного рода заболевания);
возможность более упорядоченного ведения хозяйства (планировать рождение телят при искусственном осеменении проще);
единовременное появление на свет потомства.

Недостатки искусственного осеменения

Минусов у такой технологии восполнения стада практически нет. Единственное — использоваться такая методика может в основном лишь в достаточно больших хозяйствах. Владельцы подворий, к примеру, для того чтобы правильно и продуктивно провести процедуру искусственного оплодотворения, могут не иметь необходимых навыков.

В крупных и средних хозяйствах некоторым недостатком применения такой технологии считается также необходимость обустройства, оборудования и стерилизации специальных помещений для проведения осеменения животных.

Суть процедуры

Называют искусственным осеменением оплодотворение самок сельскохозяйственных животных, птиц и рыбы путем введения в половую систему полученной заранее от самцов-доноров спермы. В некоторых случаях такой материал может заготавливаться непосредственно в хозяйстве. Также, как уже упоминалось, сперма может поступать на ферму из комплексов, занимающихся выращиванием отборных племенных бычков.

В любом случае семя самцов-производителей хранится и перевозится в специальных герметичных контейнерах. При транспортировке и использовании такого материала важно сохранить его стерильность в плане разного рода болезнетворных микроорганизмов.

Виды искусственного осеменения

Разновидностей сельскохозяйственной живности на современных фермах выращивается множество. Это может быть КРС, МРС, куры, утки, кролики, соболя, норки, осетры и пр. При этом строение половой системы и сам механизм оплодотворения у разных видов с/х животных, птицы и рыбы может быть неодинаковым. Соответственно, и методик искусственного осеменения на сегодняшний день разработано несколько.

Основных способов оплодотворения самок без непосредственного участия самца в современных хозяйствах используется на данный момент два:

интрагенитальный;
интраабдоминальный.

В последнем случае сперму вводят непосредственно в брюшную полость самки (через прокол в брюшной стенке). При интрагенитальном способе семя поступает в половую систему животного. Именно такая технология в разного рода хозяйствах на данный момент используется чаще всего. Интрагениальная методика в свою очередь может быть:

маточной;
цервикальной;
яйцепроводной.

Получение спермы и ее подготовка

Конечно же, такой материал для успешного оплодотворения самок должен быть максимально качественным. Собирают сперму у племенных самцов путем мастурбации с применением чаще всего искусственной вагины. Далее такой материал или используют сразу, или же подвергают криоконсервации для хранения или перевозки.

Непосредственно перед оплодотворением самок собранное у самцов семя подвергают лабораторным анализам с целью оценки качества. Если при хранении спермы не нарушались положенные технологии и она осталась достаточно жизнеспособной, на следующем этапе ее разжижают путем инкубации при температуре 37 °С в течение получаса. После этого материал подвергают очистке. Затем полученный таким образом концентрат, состоящий из функциональных сперматозоидов, разводят специальной питательной средой.

Очистка семени племенных животных производится:

от семенной жидкости;
лейкоцитов, иммунных, эпительных и других посторонних клеток;
сперматозоидов с дефектами;
неактивных, мертвых и погибающих сперматозоидов;
бактерий и вирусов.

Сроки осеменения

Конечно же, вводить сперму маткам, для того чтобы получить соответствующий эффект в виде беременности, следует в период их охоты. Течка у животных характеризуется в первую очередь набуханием и покраснением слизистой преддверья влагалища, а также истечением из половой щели. Матки в это время становятся беспокойными и начинают требовать самца.

Таким образом во время половой охоты ведут себя коровы, кролики, свиньи, козы и овцы. У птиц же половые циклы выражены неявственно. Поэтому их искусственное осеменение допускается проводить в любое время.

Подготовка самок

Перед самым осеменением животных подвергают тщательной санитарной обработке. Мыть маток перед проведением процедуры искусственного оплодотворения полагается не из ведра, а с применением шланга. При этом не допускается использовать одну на всех животных тряпку.

Помимо мытья перед осеменением половые органы маток обрабатывают 0,002 % раствором фурацилина. При этом для обмывания используют кружку Эсмарха или же ее аналог.

Разумеется, перед осеменением самку обязательно осматривает ветврач. Будущих маток проверяют в первую очередь на предмет наличия у них заболеваний внешних и внутренних половых органов. Здоровых животных обрабатывают, а затем делают им массаж тела и шейки матки в течение 1-2 мин. Эта процедура способствует повышению тонуса матки и, соответственно, увеличивает вероятность успешность проведения оплодотворения.

Антисептики

Производят искусственное осеменение с использованием специальных инструментов. Выбор конкретных приспособлений для оплодотворения самки зависит:

от вида сельскохозяйственного животного или птицы;
используемого способа осеменения.

В любом случае перед проведением процедуры все необходимые для нее приспособления тщательно дезинфицируются. Для того чтобы обеззаразить инструменты, предназначенные для искусственного осеменения, полается использовать особые средства. Антисептические жидкости, к примеру, для этой цели применять не допускается. Дело в том, что такие вещества, к сожалению, способны убивать сперматозоиды. То же самое касается и медицинского спирта 70 %. К сожалению, достаточно губительной для сперматозоидов является и вода.

По правилам использовать для обеззараживания применяемых при искусственном оплодотворении инструментов полагается 96 % спирт-ректификат, изготовленный из растительного сырья. Помимо всего прочего, стол оператора, производящего процедуру проверки и осеменения, в обязательном порядке должен быть застелен медицинской клеенкой или стеклом. Необходимо это для того, чтобы предотвратить возникновение разного рода химических реакций и, как следствие, гибель сперматозоидов.

Как проводят искусственное осеменение коров

На фермах такую процедуру производят в соответствии с инструкцией от Минсельхоза РФ. Для искусственного осеменения коров у нас в стране используют обычно цервикальную методику. При этом производиться процедура может по четырем основным технологиям:

ректоцервикальной;
визоцервикальной (влагалищной);
маноцервикальной;
эпицервикальной.

В первом случае шприц или пипетки с семенным материалом вводят во влагалище животного. При этом движения контролируют через прямую кишку. Именно этот способ на настоящий момент является самым распространенным на фермах. Основным плюсом этой технологии осеменения телок является то, что животных при этом не нужно загонять в манеж. Реализуется эта методика непосредственно в стойле.

Инструмент в данном случае вводится по верхнему своду влагалища. Далее рукой в кишке захватывается матка. Шейка матки надевается на инструмент, и катетер продвигается вглубь на 6-8 см. Производится впрыскивание семени. На заключительном этапе инструмент деликатно вытаскивается наружу.

Осеменение МРС

Коз и овец на фермах осеменяют также цервикальным методом (чаще всего визоцервикальным). При выполнении процедуры в данном случае используют специальное влагалищное зеркало и шприцы-полуавтоматы. За один раз матке вводят 0,05 мл. Шприц в данном случае через зеркало помещают в цервикальный канал, а затем впрыскивают семя.

Процедура для свиней

Таких животных после выявления у них охоты переводят в манеж и расставляют по станкам. Далее, чтобы самки успокоились, выжидают около 30 мин. Затем обрабатывают каждому животному половые органы. Анатомическое строение половой системы свиней таково, что визуального контроля или фиксации шейки при их осеменении не требуется. Семя таким животным вводится непосредственно в матку.

Процедура для кроликов

При искусственном осеменении таких животных на пистолет предварительно надевают специальный чехол. Далее к инструменту присоединяют ампулу со спермой. Подготовленный таким образом пистолет вводят во влагалище самки на глубину до 10 см до шейки матки или немного больше.

Особенностью крольчих является то, что овуляция у них происходит из-за возбуждения непосредственно при самом половом акте. Поэтому перед проведением процедуры искусственного осеменения самкам таких животных дают обычно специальные препараты-стимуляторы.

Еще одной особенностью искусственного осеменения крольчих является то, что проводить эту процедуру должен исключительно опытный специалист. Работать инструментом в данном случае нужно очень осторожно. Иначе можно повредить органы внутренней половой системы крольчихи.

Процедура для лошадей

В коневодстве для осеменения лошадей в частных хозяйствах часто применяется в том числе и древняя технология с использованием губки. Такой метод оплодотворения считается на данный момент самым простым. Губку при использовании такой технологии сначала стерилизуют. Далее ее аккуратно вводят в вагину кобылы. После этого допускается естественное спаривание коней.

На заключительном этапе губку осторожно извлекают из половых путей самки. Сперму из нее отжимают и затем используют для осеменения лошадей в стаде.

Этот способ хорошо подходит только для небольших хозяйств. На конезаводах процедуру искусственного оплодотворения производят по более совершенным методикам.

На больших конефермах для осеменения маток применяют чаще всего уретральный метод. Для сбора материала в данном случае используют искусственную вагину, представляющую собой металлический цилиндр длиной около 13 см. Собранную сперму в дальнейшем вводят кобылам с применением катетера и медицинского шприца.

Техника искусственного осеменения кур

Выловленную курицу для осеменения в первую очередь кладут на подушку. Далее птице одной рукой поднимают хвост, а другой — немного сжимают живот для того, чтобы у нее наружу вышел яйцевод. В дырочку для яиц затем вводят сэмплер и впрыскивают сперму. Полученные в последующем от курицы яйца отправляют на инкубацию для выведения породистых цыплят.

Как производят искусственное оплодотворение рыб

В данном случае применяю особые методы, не похожие на технологии осеменения сельскохозяйственных животных и птиц. У нас в стране при разведении рыб в большинстве случаев пользуются так называемой сухой методикой, разработанной Врасским. В данном случае:

готовую к нересту самку кладут на влажную тряпку брюхом кверху;
ее обтирают сухой тряпкой;
тряпку вместе с самкой зажимают между большим и указательным пальцем левой руки;
указательным пальцем правой руки производят выжимание из брюшка самки икры;
выдавленную икру выкладывают в сухой бокс.

Далее точно таким же образом производится выжим спермы из самца. На заключительном этапе полученный от рыб материал перемешивается. Спермы при этом на 5 г икры используется 1 капля. Перемешивание при искусственном оплодотворении в данном случае рекомендуется производить мягкой кисточкой или, к примеру, птичьим пером. Для того чтобы не повредить материал, в массу икры и спермы добавляют немного воды (1-2 капли). Далее все снова вымешивают в течение 2-3 мин. После этого из массы сливают воду. На заключительном этапе оплодотворенную икру помещают на инкубацию.

Результаты искусственного оплодотворения

Работа по осеменению рыб, птицы или животных в хозяйстве должна быть правильно организована. Как показывает практика, наилучших результатов в хозяйствах по искусственному осеменению добиваются обычно самые опытные работники. К примеру, на фермах, специализирующихся на разведении КРС, техники-осеменаторы, имеющие опыт работы до 5 лет, обычно добиваются результатов в 84 теленка на 100 коров; при стаже от 5 до 10 лет — 87 телят на 100 маток; свыше 10 лет — по 89 телят на 100 коров.

Результаты при искусственном осеменении КРС, овец и кур также напрямую зависят от опыта сотрудников, производящих процедуру, и точности соблюдения ими всех положенных технологий.

Способность спермы животных к длительному хранению послужила основой развития искусственного оплодотворения сельскохозяйственных животных. Искусственное оплодотворение — один из ведущих методов селекции, с помощью которого создано преобладающее большинство высококачественных сортов культурных растений и пород домашних животных. Оно используется для разведения племенного скота в крупном мясо-молочном животноводстве, коневодстве, свиноводстве, птицеводстве и др. Искусственное оплодотворение (опыление) широко используется в растениеводстве для выведения новых сортов растений.

На искусственном оплодотворении основано размножение ценных проходных рыб, у которых в естественных условиях далеко не вся икра оказывается оплодотворенной и огромная часть её погибает.

Искусственное оплодотворение животных – это метод введения спермы с помощью инструментов и приборов в половые органы самки животного искусственно, для её оплодотворения. Эта процедура включает в себя 5 этапов:

получение спермы от самца животного;
оценка полученной спермы, её качества;
разбавление и сохранение;
введение.

Искусственное оплодотворение овец

Метод искусственного осеменения считается основным для размножения сельскохозяйственных животных , благодаря тому, что он позволяет осеменить несколько самок спермой, полученной от одного самца, что позволяет улучшить продуктивные качества и предотвращает инфекционные болезни у животных. Используется искусственное оплодотворение и для домашних животных, в большинстве для того, чтобы сберечь здоровье животного и чистоту породы. Для получения, хранения и транспортировки спермы необходимо и очень важно соблюдение ветеринарно-санитарных правил, а в сам момент оплодотворения строго придерживаться технологии этого процесса. Для того, чтобы получить сперму самца животного используют искусственную вагину, а для хряков – чучело свиньи. После того как сперма собрана, необходимо определить ее качество и разбавить специальными синтетическими средствами, для того, чтобы увеличить срок ее хранения. Используется также и неразбавленная сперма. В основном для разбавления, в зависимости от животного, используют лактозу, глюкозу, цитрат натрия, желток куриного яйца. Для длительного хранения, сперму замораживают, используя при этом жидкий азот.

Методика и техника проведения искусственного осеменения

Для осеменения коров, коз, овец и кроликов чаще всего используют влагалищный метод. Этот метод подразумевает введение спермы во влагалище животного, в его глубокую часть, при помощи пипетки или специального шприца-катетера. Также для осеменения коров, овец и коз часто используют цервикальный метод, при котором сперма вводится в канал шейки матки. Проводя искусственное оплодотворение свиней, а также кобыл, в основном применяют маточный метод, при котором сперму вводят непосредственно в матку б большом количестве.

Искусственное оплодотворение животных проводится на стадии возбуждения цикла у самки, при наличии течки.

Овец осеменяют дважды: 1-й раз – после определения у самки охоты, а 2-й, при продолжении охоты, — через 24 часа. При осеменении используют шприц-катетер, шприц-полуавтомат и влагалищное зеркало.

Коневодство

Свиноматок, у которых утром установлена охота, осеменяют вечером того же дня, а при обнаружении охоты вечером – утром на следующий день. Если охота сохраняется, то процедуру повторяют примерно через 12 часов. Осеменение свиней проводится фракционным методом или разбавленной спермой. Для введения спермы используют полиэтиленовый прибор-флакон с накручивающейся крышкой и катетером. При фракционном методе, вслед за порцией спермы, в матку вводится заполнитель (глюкозо-солевой).

Осеменение кобыл проводится до появления у них овуляции. Перед осеменением у кобыл ректально проверяют зрелость фоликула. Повторно ректальную проверку фоликула, после проведения первого осеменения , проводять через сутки-двое, и, в случае если овуляция не наступила, проводять повторное осеменение . При осеменении используют резиновый катетер со стеклянным шприцем.

Собак оплодотворяют свежей, а также замороженной спермой, при этом используются такие методы как:

Перед тем, как проводить оплодотворение, необходимо оценить готовность суки, которая определяется вагинальной цитологией (исследование мазка), анализом крови на прогестерон, а также, не менее надежным способом, — поведением кобеля возле суки.

Искусственное оплодотворение собак все чаще становится способом уберечь собаку от инфекционных болезней, а также от агрессивного поведения как кобеля, так и суки.

Искусственное оплодотворение кошек осуществляется спермой, которая предварительно собирается с помощью искусственной вагины. Сперма обычно разводится физраствором и вводится во влагалище с помощью шприца.

Читайте также: