BIOTECHNIKI ROZRODU

WYKŁAD I

Definicja biotechnologii według Europejskiej Federacji Biotechnologicznej:

„Biotechnologia to interdyscyplinarna dziedzina wiedzy integrująca nauki przyrodnicze z inżynieryjnymi, która opiera się na wykorzystaniu organizmów, komórek ich komponentów lub molekularnych analogów w celu produkcji dóbr i usług.”

Podział biotechnologii:

• Tradycyjne - przebiegające z użyciem naturalnych enzymów lub drobnoustrojów i komórek organizmów wyższych nie zawierających obcego materiału genetycznego.

• Nowoczesne - wykorzystujące szczepy drobnoustrojów lub linie komórkowe skonstruowane metodami inżynierii genetycznej, względnie enzymy modyfikowane technikami inżynierii białka.

Biotechnologia w produkcji zwierzęcej:

• Produkcja pasz - preparaty białkowe, witaminowe, aminokwasowe, antybiotyczne, stymulatory wzrostu, kiszonki roślinne

• Lecznictwo zwierząt - antybiotyki, szczepionki

• Nowoczesne techniki hodowli tkanek i komórek In vitro oraz metody inżynierii genetycznej

Biotechnologia rozrodu jest specjalnością obejmującą różne metody oparte głównie na osiągnięciach z dziedziny fizjologii, endokrynologii, embriologii a także kriobiologii zarodków i gamet.

Cele biotechnologii rozrodu:

• Podniesienie wykorzystania możliwości rozrodczych samców i samic

• Sterowanie procesami rozrodczymi samic

• Modyfikacje genetyczne zwierząt oparte o metody inżynierii genetycznej i biologii molekularnej

PODNOSZENIE WYDAJNOŚCI ROZRODCZEJ SAMIC istotne dla programów genetycznych

• superowulacje - MO

• wywołanie rui i owulacji poza sezonem

• transfer zarodków - ET

• produkcja zarodków In vitro - IVP

• pozyskiwanie oocytów - OPU

• dojrzewanie oocytów - IVM

• zapłodnienie oocytów - IVF

• hodowla oocytów - IVC

Mikromanipulacje na zarodkach:

• klonowanie: zarodkowe i somatyczne

• dzielenie zarodków

• izolowanie blastomerów

• enukleacja zarodków i oocytów

• produkcja chimer

• transplantacja jąder komórkowych

• „seksowanie” zarodków

• uwalnianie zarodków od patogenów

• wprowadzanie do zarodków obcych genów - transgeneza

Podnoszenie wydajności rozrodczej samców:

• sztuczne unasienianie

• doskonalenie kriokonserwacji nasienia

• zapłodnienie In vitro

• zapłodnienie In vitro wspomagane - mikrochirurgiczne

• seksowanie nasienia

• automatyzacja oceny nasienia

Kriokoserwacja izolowanych komórek rozrodczych

• mrożenie i nitryfikacja zarodków i oocytów

• mrożenie nasienia

• magazynowanie gamet i zarodków

Inseminacja embriotransfer zapłodnienie pozaustrojowe transfer jąder komórkowych transgeneza

I okres badań: 1780 - 1903

• Lazzaro Spallanzani - profesor Uniwersytetu w Padwie - „ojciec” inseminacji. 1780 r.

II okres badań: 1903 - 1931

• 1910 - H. Kotłubaj - referat „o sztucznym zapłodnieniu u zwierząt” na posiedzeniu Polskiego Towarzystwa Rolniczego w Warszawie

• 1917 - Amantea wypróbowuje pierwszy prototyp sztucznej pochwy dla psów

• 1930 - Salzman konstruuje sztuczną pochwę dla ogiera

• 1931 - Laboratorium Sztucznego unasieniania w Moskwie, zespół pod kierunkiem Miłowanowa - pierwsza sztuczna pochwa dla bydła i owiec

III okres badań: 1931 - 1939

• 1934 - pierwsze rozcieńczalniki nasienia i przechowywanie w temperaturze bliskiej 0⁰C - Miłowano

• 1936 - prof. Roman Prawocheński dokonał w Puławach udanej próby zapłodnienia owcy nasieniem tryka otrzymanym drogą lotniczą z Anglii

IV okres badań: 1939 - 1952

• Dostosowanie organizacji sztucznego unasieniania do potrzeb intensywnej gospodarki rolnej (Dania 1936,
  USA 1938)

• Organizacja stacji o dużym zasięgu (USA 1946)

• Wprowadzenie nowych zasad doboru buhajów na podstawie ceny wydajności ich potomstwa (Dania 1945 - 1946)

Okres V od 1952 roku

• Wprowadzenie do praktyki sztucznego unasieniania długotrwałej konserwacji nasienia w niskich temperaturach

• Prof. Ernest John Christopher Polge

• Sir Alan S. Parsek

Zalety sztucznego unasieniania zwierząt:

1. Wskutek możliwości rozrzedzenia nasienia, można jednym ejakulatem uzyskanym od wybitnego samca unasienić od 10 do kilkuset razy więcej samic niż przy kryciu naturalnym. Dzięki temu selekcja samców może być ostrzejsza i zapewnić większy postęp hodowlany.

2. W wyniku możliwości unasieniania większej liczby samic nasieniem wyróżniającego się samca, można w tym czasie uzyskać kilkadziesiąt (lub kilkaset) razy więcej potomstwa o wyższej wartości genetycznej.

3. Większa liczba potomstwa po tym samym reproduktorze sprzyja dokładniejszej ocenie jego wartości hodowlanej

4. Umożliwia szerokie wykorzystanie najlepszych osobników (np. Sunny Boy z Holandii dostarczył 2mln dawek nasienia)

8. Ułatwia tworzenie grup technologicznych

Umożliwia:

• Wykorzystanie nasienia samców niezdolnych do krycia

• Unasienianie w jednym terminie dużej ilości samic

• Ułatwia wykorzystanie synchronizacji rui

• Wyeliminowanie kontakty płciowego między partnerami zapobiega rozprzestrzenianiu się chorób związanych z rozrodem

• Stanowiska w pomieszczeniach inwentarskich zajmowanych dotychczas przez samce stają się zbędne i mogą być zajęte przez samice lub zwierzęta opasowe

• Obsługa reproduktorów może być zatrudniona przy innych pracach

Potencjalne zagrożenia:

Zredukowana liczba reproduktorów może prowadzić do:

• Zmniejszenia zmienności genetycznej

• Zwiększenia stopnia inbredu

• Możliwość rozprzestrzeniania się wad genetycznych

• Obniżenie płodności samic VS. krycia naturalnego

• Wyparcie wielu mało wydajnych ras lokalnych - uruchomiono programy tworzenia rezerw genetycznych

---