專利名稱：馬、驢x、y精子流動分離法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及馬、驢X、Y精子流動分離法，屬于動物繁殖方面的性別控制方法。
資料報導(dǎo)，世界各國對家畜的性別控制已研究了近一個世紀(jì)。主要是用實驗的方法區(qū)分X精子和Y精子間的微妙差異，諸如精子的形態(tài)、重量和比重、化學(xué)成份、對酸堿的反應(yīng)，所帶電荷的不同及抗原性等，其方法如電泳法、密度梯度離心法、酸堿法等。但是到目前為止，還沒有一種有效的方法能夠使數(shù)以億計的家畜精液樣本分成X和Y精子以供人工授精。
本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備方法簡單、操作方便有效，能在種畜場和配種站廣泛使用的馬、驢X、Y精子流動分離法，實現(xiàn)現(xiàn)代遺傳學(xué)在理論和實踐上的重大突破。
馬、驢的性別是由性染色體決定的，是雄性配子異型。含X、Y染色體的精子產(chǎn)生的數(shù)量相等，因此與卵子結(jié)合的概率也基本相同，從而后代的性比接近1∶1。據(jù)此，在馬匹人工授精的實踐中，若將馬、驢的兩性精子分離，便可達到性別控制的目地。
利用含X、Y染色體的精子在流體中各自的運動特性將其分離，依據(jù)有二順、反旋轉(zhuǎn)性(自轉(zhuǎn)運動)據(jù)觀察和實驗，精子是沿其縱軸旋轉(zhuǎn)著向前運動的，從尾部望去，有順時針和反時針兩種。順時針旋轉(zhuǎn)者為Y精子；反時針旋轉(zhuǎn)者為X精子。
逆流而上性在流速為精子運動速度的1～2倍或略高一些的液流中，精子有逆流而上的特性。
產(chǎn)生順、反旋轉(zhuǎn)的機理
家畜正常的精子是沿其縱軸旋轉(zhuǎn)著向前運動的，這在幾十年前就有報導(dǎo)。但是關(guān)于旋轉(zhuǎn)的方向問題，根據(jù)荷蘭E、M、BIOknuis的實驗(第四屆國際家畜繁殖會議選譯1961)，他認(rèn)為“從后面看，精子的頭部以反時針方向旋轉(zhuǎn)(當(dāng)然尾部也旋轉(zhuǎn))，到目前為止尚未看到例外”。經(jīng)過發(fā)明人多次觀察和實驗，證明這種看法只反映問題的一面，即除反時針方向旋轉(zhuǎn)之外，還有順時針的。
如果我們用低倍鏡觀察馬、驢、精子的運動情況，便可發(fā)現(xiàn)其運動軌跡有四種特殊的現(xiàn)象其一，如果移動視野，跟蹤一個精子，則可以發(fā)現(xiàn)精子的運動軌跡是園形的，并非當(dāng)前公認(rèn)的直線前進運動。所有正常的具有活力的精子都是這樣(畸形、稀釋液配制不良造成運動失調(diào)者除外)，其運動軌跡和運動的直線方向(假想線)略有偏離，呈圓弧狀彎曲。如


圖1精子圓弧軌跡示意圖(虛線是假想線；圓圈表示視野)。
其二，正常精子的圓形運動軌跡的方向分為兩種，一種是順時針的，一種是反時針的。
其三，順時針和反時針圓形運動軌跡的精子數(shù)的比例為1∶1。
其四，正常精子沿圓形軌跡運動到一段時間后便向相反圓弧的方向運動，這是接觸到載玻片的結(jié)果。
精子的運動軌跡為什么有這些現(xiàn)象呢？根據(jù)發(fā)明人觀察，系由以下三種原因造成的精子的外形特殊，精子能旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))運動及流體力學(xué)。
①精子的外形——分頭、頸、尾三部份。頭部呈扁卵圓形，中間凹陷；頸較短，細(xì)圓軸狀；尾部很長，約為頭長的10倍。值得注意的是活體的精子的頭部平面與尾部的擺動平面之間有一個交角。
②旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))運動根據(jù)觀察，馬精子的前進運動是靠尾部的有節(jié)律的擺動來實現(xiàn)的。擺動呈波形，與其周圍液體相互作用與反作用形成推力，在前進的同時，由于精子的頭部平面與尾部的擺動平面有一個交角，而這個交角又非常巧妙的適宜，頭部的扁平面和側(cè)方的液體發(fā)生相對運動。和放風(fēng)箏相似，迎著液體運動的一面和相背的一面產(chǎn)生壓強差，并形成舉力。在此舉力的作用下，精子頭部便向側(cè)方上揚或下抑。當(dāng)頭部達到新的位置時，由于尾部和頭部是一整體，被扭轉(zhuǎn)后也隨之達到新的位置，并繼續(xù)擺動。循此下去，尾部的擺動平面和頭部平面均在空間的不斷的依序變換位置，精子便旋轉(zhuǎn)前進了。X、Y精子表現(xiàn)在尾部擺動平面與頭部平面的相對位置是手征式的軸對稱，這樣旋轉(zhuǎn)方向從尾部望去便有順時針和反時針的不同。
③流體力學(xué)在靜止的三維空間的液體中，精子的運動軌跡如下(1)精子旋轉(zhuǎn)前進運動的同時，也受到重力場的影響，因此它的運動軌跡是逐漸下降的。
(2)精子在旋轉(zhuǎn)前進并下降的過程中，由于有順、反兩種旋轉(zhuǎn)運動，在兩種精子前進方向一致的情況下，便會出現(xiàn)下面的運動軌跡；第一種介質(zhì)——鹽、糖類以含Y精子為例，精子下降的落點不是在自由落體的投影上，而是向左偏移。這是由于精子是順時針方向旋轉(zhuǎn)的，其左邊轉(zhuǎn)動的速度向上，其右邊轉(zhuǎn)動的速度向下，在受重力場影響下降的過程中，流體的運動速度(相對速度)的方向也是向上。這樣根據(jù)速度相加原理，左邊便成了兩個速度之和，右邊便成了兩個速度之差。“差”的壓強要大于“和”的壓強，因此含Y的精子的運動軌跡在此“附加壓力”的作用下便脫離了自由落體的軌跡而向左偏移。同理，含X的精子的運動軌跡向右偏移。
第二種介質(zhì)——奶類奶類稀釋液和糖、鹽稀釋液不同，是乳濁液，充滿著球狀顆粒。在這種不勻質(zhì)的液體中，精子運動軌跡的偏移方向受兩個相反方向的力所左右一是“附加壓力”，一是“反作用力”。隨著顆粒質(zhì)量及濃度的改變，X、Y精子的偏移方向存在與第一種介質(zhì)相同或相反或不偏移的三種可能性。
(3)精子旋轉(zhuǎn)前進的過程中，它的前進方向不是直線而是曲線，這是由于精子受重力而下降，受“附加壓力”而偏移的過程中，精子本身的形狀不勻稱，頭部比尾部寬幾倍，頭部所受的力大。在此種持續(xù)力的作用下，其前進方向的運動軌跡便逐漸彎曲，最后近似的形成一個圓圈。因為精子本身有順、反兩種自轉(zhuǎn)方式，所以圓圈也呈順、反不同的轉(zhuǎn)跡。
總結(jié)(1)(2)(3)各點，在靜止的三維空間的流體中，由于X、Y精子的外形構(gòu)造，決定了精子本身的順、反自轉(zhuǎn)運動。由于順、反的自轉(zhuǎn)運動又決定了順、反兩種圓圈運動軌跡及其比例為1∶1。
精子逆流而上的運動特性正常的精子在適宜的溫度下，當(dāng)遇到自己運動速度1～2倍的液流時均毫無例外地頭朝向同一方向逆流而上。液流速度增加，精子的旋轉(zhuǎn)數(shù)及運動速度亦相應(yīng)加快。
根據(jù)上述理論和實踐，實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是1、將馬、驢精液用奶、糖稀釋液稀釋；2、將稀釋后的精液抽取在注射器中；3、將注射器水平放置用燈光照射；4、X、Y精子在注射器內(nèi)閉瑣循環(huán)中自動分離為兩部分排列，由此將X、Y精子分離。
稀釋液配方蔗糖 10％-12％奶粉 9％-11％附
圖1是精子圓弧軌跡示意圖，虛線是假想線，圓圈表示視野。
圖2是X、Y精子流動分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的左視圖。
圖4是X、Y精子占據(jù)部位示意圖。
圖中1-注射器，2-分離架，3-燈光下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的分離方法作進一步描述。為實現(xiàn)本發(fā)明的分離方法，選用如下設(shè)備和動力；①動力——電燈光。該動力比較平穩(wěn)、勻速、易于控制。
②設(shè)備——注射器、分離架。
分離時將注射器抽取適量精液水平放置在帶有鋁制托片的一個垂直分離架上。在其對面的一定距離上安裝一光源進行照射，光線和注射器呈直角。注射器受到光線照射后便將光能轉(zhuǎn)化成熱能。近光線的精液受熱較快，其體積增大密度變小而上升，其空出的位置被流來的較涼的密度較大的精液所填充。如此交替不止便產(chǎn)生了對流。近光線和遠光線的精液總是存在溫差，因此對流便持續(xù)不停。這種對流現(xiàn)象在光線照射后的數(shù)秒種之內(nèi)便可啟動。
注射器需水平放置，這樣液體流動的方向才能與地面呈環(huán)形垂直。由于注射器裝滿一定量的精液，不留空隙，因此精液在注射器內(nèi)以管壁為外介作圓形閉瑣的循環(huán)流動。
精液是粘滯液體，具有內(nèi)摩擦力，所以外層的流動必然引起內(nèi)層相應(yīng)的流動。精液的流速很小，其內(nèi)部的液流是層流狀態(tài)。最外層流速最大，中軸部分流速為零，中間有一個速度梯度。根據(jù)力學(xué)原理，液體流速大則動量大；流速小則動量也小。精子在運動中頭部前方形成喇叭口形，在逆流而上的過程中，喇叭口受到液流動量之差的作用被逐漸沖到較慢的一層。循此下去，精子便被動的向中軸方向移動。與此同時，由于精子的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生“附加壓力”，由于順、反時針旋轉(zhuǎn)的不同而向注射器兩端分離。
分離方法分離宜在18-25℃的暗室中進行。
首先制作精液稀釋液將11％蔗糖50ml和10％奶粉50ml等量混合，放入同一三角燒瓶中，蒸汽消毒10分鐘，取出冷卻至37-40℃?zhèn)溆?。分離裝置有一分離架，為一帶座的垂直木板。木板上安放三排鋁制的托片，其高度分別為7、13、19cm，放注射器用。在分離架對面距43cm處，放一個300W的電燈泡，距桌面高度5.6cm。
當(dāng)采取馬或驢精液并測定完精液量之后，立即用稀釋液以1∶1稀釋。用100ml注射器抽取稀釋后的精液30ml；精液內(nèi)留一小氣泡(以便取水平，相當(dāng)于水平儀中的氣泡)，其直徑3mm為宜。注射器口用已消毒的火柴桿堵塞。將該注射器放置在分離架的托片上。調(diào)節(jié)注射器內(nèi)的氣泡，使之處在液面的中央。注射器要與光線垂直。打開電源開關(guān)，照射40分鐘。然后將火柴桿輕輕拔掉，在盡量保持注射器平穩(wěn)的情況下推送注射器柄，將前半部收集于精液瓶中，余下半部收集于另一帶有標(biāo)記的精液瓶中。被分離出的帶X、Y精液占據(jù)注射器的部位見圖4X、Y精子占據(jù)部位示意圖。
根據(jù)配種需要，對分離后的精液再稀釋一次進行輸精。
發(fā)明的效果見表1。
本發(fā)明人從1976年至1982年內(nèi)部保密實施本發(fā)明分離方法成功的對X、Y精子進行分離的效果，其性別控制成功率高達90.9％表1馬、驢性別控制結(jié)果
實施例此發(fā)明宜在種馬(驢)場或配種站進行。X、Y精子分離前應(yīng)先作好準(zhǔn)備工作。在室溫為18-25℃的條件下，主要是1、配好稀釋液11％蔗糖50毫升；10％奶粉50毫升；二者混合后為100毫升。并調(diào)整在37℃-40℃。
2、放置好分離裝置，使分離架和300W光源保持43厘米。燈光高度5.6厘米。3、將采得的精液用稀釋液按1∶1稀釋，之后用100cc注射器抽取30毫升稀后精液。精液內(nèi)留一小汽泡，其直經(jīng)3mm為宜。注射器口用消毒后的火柴桿堵塞，放置在帶鋁片托的分離架上(分離架上分三格7、13、19厘米，每格均可)，調(diào)節(jié)注射器與光線垂直并保持水平。打開燈光開關(guān)。照射40分種后，將火柴桿輕輕拔掉。輕推注射器柄，將前半部精液收集于標(biāo)有Y的精液瓶中，后半部收集于另一標(biāo)有X的精液瓶中。根據(jù)配種數(shù)量的需要，對分離后的精液再稀釋一次，并選取性別控制所需的X或Y精液對母馬進行輸精。人工授精程序省略。
權(quán)利要求
1.馬、驢X、Y精子流動分離法，利用X、Y精子有順、反旋轉(zhuǎn)的不同及逆流而上性，其特征在于分離方法是(1)將馬、驢精液用奶、糖稀釋液稀釋；(2)將稀釋后的精液抽取在注射器中；(3)將注射器水平放置用燈光照射；(4)X、Y精子在注射器內(nèi)閉瑣循環(huán)中自動分離為兩部分排列，由此將X、Y精子分離。
2.如權(quán)利要求1的馬、驢X、Y精子流動分離法，其特征在于稀釋液配方為蔗糖 10％-12％奶粉 9％-11％
3.根據(jù)權(quán)利要求1的馬、驢X、Y精子流動分離法，其特征在于按照下列方法分離(1)將馬、驢精液用11％蔗糖50毫升、10％奶粉50毫升稀釋液；按1∶1稀釋；(2)用100毫升注射器抽取30毫升稀釋后的精液；(3)將注射器水平放置，用300W電燈光，距注射器43厘米距離對注射器垂直照射；(4)照射40分鐘后，X、Y精子自動分離。
全文摘要
馬、驢X、Y精子流動分離法屬于動物繁殖方面的性別控制方法。是以全新的理論和全新的方法將X、Y精子分離。利用X、Y精子的不同旋轉(zhuǎn)性及逆流而上性,經(jīng)稀釋后裝入100cc注射器中,在一定距離一定光強的照射下,形成閉鎖循環(huán)對流,40分后將X、Y精子分離。性別控制成功率達90%以上。
文檔編號A61D19/00GK1306881SQ0010148
公開日2001年8月8日 申請日期2000年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月1日
發(fā)明者楊承權(quán) 申請人:楊承權(quán)