周 正 等 : 牛 精 子 和 卵 母 细 胞 低 温 保 存 研 究 进 展 1291 胞 膜 完 整 性 流 动 性 等 均 好 于 4 ºC 时 加 入 CPA; 另 外 该 研 究 还 发 现, 随 着 CPA 中 二 甲 基 亚 砜 含 量 的 增 多, 保 存 后 水 牛 精 子 细 胞

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1 中 国 细 胞 生 物 学 学 报 Chinese Journal of Cell Biology 2011, 33(11): 牛 精 子 和 卵 母 细 胞 低 温 保 存 研 究 进 展 周 正 张 绍 志 陈 光 明 ( 浙 江 大 学 制 冷 与 低 温 研 究 所, 杭 州 ) 摘 要 牛 的 精 子 和 卵 母 细 胞 的 低 温 保 存 对 于 畜 牧 业 的 发 展 有 重 要 价 值 该 文 综 述 了 近 年 来 牛 精 子 和 卵 母 细 胞 低 温 保 存 的 研 究 进 展, 包 括 保 存 方 法 与 低 温 保 存 有 关 的 细 胞 特 性 存 在 的 问 题 和 改 进 的 方 法 等 内 容 关 键 词 低 温 保 存 ; 牛 ; 精 子 ; 卵 母 细 胞 畜 禽 既 是 一 种 珍 贵 的 自 然 资 源, 又 是 畜 牧 业 发 展 的 基 础 和 保 证 建 立 牛 品 种 资 源 保 护 体 系, 对 牛 品 种 资 源 进 行 有 效 的 选 育 开 发 利 用 和 推 广, 是 我 国 畜 牧 业 向 高 效 优 质 可 持 续 发 展 转 变 的 重 要 途 径 [1] 目 前, 牛 的 人 工 授 精 技 术 在 我 国 已 经 得 到 了 广 泛 的 应 用, 而 利 用 液 氮 将 精 液 长 期 冷 冻 保 存 是 人 工 授 精 技 术 的 一 项 重 大 革 新, 其 重 要 性 不 言 而 喻 自 1958 年 我 国 首 次 成 功 地 进 行 了 家 畜 的 精 液 冷 冻 保 存 研 究 以 来, 经 过 半 个 多 世 纪 的 发 展, 家 畜 中 奶 牛 现 已 基 本 全 部 实 现 人 工 授 精 ; 在 肉 牛 生 产 方 面, 人 工 授 精 技 术 也 得 到 较 好 的 推 广 和 应 用 此 外, 牛 卵 母 细 胞 的 低 温 保 存 也 取 得 了 一 定 程 度 的 进 展 这 些 对 我 国 畜 牧 业 的 发 展 均 有 着 重 大 的 意 义, 不 仅 提 高 了 母 牛 的 受 胎 率, 使 得 优 良 品 种 得 到 保 留, 还 能 预 防 疾 病 的 传 染, 免 除 了 良 种 牛 群 之 间 配 种 的 地 域 限 制, 保 护 了 遗 传 资 源 [2] 本 文 将 主 要 介 绍 近 年 来 国 内 外 牛 生 殖 细 胞 低 温 保 存 的 研 究 进 展, 包 括 具 体 保 存 方 案 细 胞 与 低 温 保 存 有 关 的 特 性 的 测 量 存 在 的 问 题 和 改 进 的 方 法 等 内 容 1 牛 精 子 细 胞 的 低 温 保 存 低 温 保 存 技 术 是 一 种 有 效 的 细 胞 保 存 手 段, 其 原 理 是 通 过 降 低 或 者 抑 制 细 胞 的 新 陈 代 谢 强 度, 从 而 达 到 延 长 细 胞 寿 命 的 目 的 [3] 20 世 纪 50 年 代 初, 英 国 学 者 Smith 和 Polge 首 次 成 功 地 进 行 了 牛 精 液 的 冷 冻 保 存, 这 一 技 术 创 新 对 人 工 授 精 技 术 的 发 展 产 生 了 重 要 的 影 响 进 入 到 20 世 纪 70 年 代 后 期, 牛 冷 冻 精 液 保 存 技 术 得 到 了 快 速 的 发 展, 许 多 国 家 早 已 普 及 牛 的 冷 冻 精 液 保 存 技 术 ; 欧 美 一 些 发 达 国 家 还 成 [4] 立 了 精 液 供 应 公 司, 开 展 国 际 精 液 贸 易 业 务 目 前, 我 国 牛 精 液 的 冷 冻 保 存 技 术 已 形 成 一 套 规 范 化 的 工 艺 流 程, 并 且 已 经 制 订 和 实 施 了 牛 冷 冻 精 液 生 产 的 国 家 标 准 在 盛 装 容 器 方 面, 我 国 在 90 年 代 后 已 全 面 实 现 由 颗 粒 型 冻 精 向 细 管 型 冻 精 生 产 [5] 的 转 变 在 冷 冻 方 法 方 面, 目 前 采 用 较 多 的 是 气 氮 熏 蒸 法, 即 将 冻 精 放 在 液 氮 液 面 上 方 对 于 安 瓿 细 管 装 精 液, 国 内 采 用 较 多 的 设 备 是 大 口 径 液 氮 罐 ; 冷 冻 槽 因 冷 冻 效 果 差, 液 氮 耗 量 大, 已 基 本 被 淘 汰 ; 喷 液 氮 式 的 程 控 降 温 仪 因 价 格 昂 贵 液 氮 消 耗 量 也 [6] 较 大, 也 不 常 采 用 邓 福 金 等 报 道 过 一 种 细 管 冻 精 新 方 法 即 密 集 浸 入 法, 该 法 可 极 大 地 提 高 每 批 次 的 冻 精 数 量, 减 少 液 氮 消 耗 量, 同 时 保 证 了 质 量, 从 而 优 化 了 冻 精 生 产 工 艺 除 了 上 述 传 统 的 低 温 冷 冻 保 存 方 法, 近 年 来 将 冷 冻 干 燥 技 术 应 用 于 哺 乳 动 物 细 胞 保 存 是 生 物 材 料 保 存 领 域 的 研 究 热 点 之 一, 其 中 就 包 括 具 有 显 著 经 济 价 值 的 牛 精 子 与 低 温 保 存 方 法 相 比, 冻 干 保 存 具 有 成 本 低 廉 操 作 方 便 占 地 [7] 面 积 少 便 于 运 输 和 存 储 等 优 点 传 统 上, 甘 油 二 甲 基 亚 砜 是 最 为 常 见 的 低 温 冷 冻 保 护 剂 (cryoprotective agent, CPA), 可 以 减 少 精 子 在 冷 冻 和 解 冻 时 受 到 的 损 伤, 提 高 精 子 的 存 活 率 [8] Rasul 等 对 含 有 由 这 两 种 成 分 构 成 的 CPA 进 行 了 研 究, 研 究 对 象 为 水 牛 的 精 子 细 胞 结 果 发 现 在 37 ºC 时 加 入 6% 的 甘 油 作 为 CPA, 精 子 细 胞 的 存 活 率 细 收 稿 日 期 : 接 受 日 期 : 浙 江 省 自 然 科 学 基 金 (No.Y ) 资 助 项 目 * 通 讯 作 者 Tel: , Fax: , enezsz@zju.edu.cn

2 周 正 等 : 牛 精 子 和 卵 母 细 胞 低 温 保 存 研 究 进 展 1291 胞 膜 完 整 性 流 动 性 等 均 好 于 4 ºC 时 加 入 CPA; 另 外 该 研 究 还 发 现, 随 着 CPA 中 二 甲 基 亚 砜 含 量 的 增 多, 保 存 后 水 牛 精 子 细 胞 的 完 整 性 等 活 性 指 标 会 逐 渐 下 降 近 年 来, 更 多 学 者 对 CPA 的 成 分 进 行 了 一 [9] 些 改 进 Moussa 等 实 验 研 究 发 现, 添 加 浓 度 为 8% 的 卵 黄 低 密 度 脂 蛋 白 (low density lipoproteins, LDL) 可 达 到 良 好 的 保 护 效 果, 最 高 可 以 达 到 67% 存 活 率 [10] Bucak 等 研 究 发 现, 蛋 氨 酸 纤 维 醇 和 肉 毒 碱 等 抗 氧 化 剂 能 有 效 地 保 护 牛 精 子 细 胞 DNA 的 完 整 性, 从 而 提 高 保 存 后 精 子 细 胞 的 存 活 率, 如 用 2.5 mmol/l 的 肉 毒 碱 处 理 过 的 牛 精 子 细 胞 可 以 达 到 93.18% 的 妊 [11] 娠 率 Sarıözkan 等 研 究 发 现, 2 mmol/l 的 半 胱 氨 酸 可 以 使 冻 存 后 公 牛 精 子 的 流 动 性 提 高 10%, 变 形 [12] 率 减 小 7%Uysal 等 研 究 表 明, 以 5 mmol/l 的 氧 化 谷 胱 甘 肽 (GSSG) 20 mg/ml 的 牛 血 清 白 蛋 白 (BSA) 10 mmol/l 的 半 胱 氨 酸 和 800 μg/l 的 番 茄 红 素 联 合 作 为 牛 精 子 细 胞 的 CPA, 可 以 达 到 最 佳 的 保 护 效 果, 细 胞 的 存 活 率 可 以 达 到 70.5% 以 上 细 胞 从 冷 冻 到 使 用 的 过 程 中, 需 要 经 历 降 温 冷 冻 低 温 保 存 和 升 温 复 苏 三 个 步 骤, 在 降 温 和 复 温 过 程 中, 被 保 存 的 细 胞 极 易 受 溶 液 冻 结 融 化 及 溶 [13] 液 渗 透 压 力 变 化 等 因 素 的 作 用 而 受 到 各 种 损 伤 低 温 保 存 方 案 的 制 定 和 优 化 与 所 保 存 细 胞 的 细 胞 膜 渗 透 特 性 直 接 相 关 一 般 来 说, 细 胞 膜 对 水 的 渗 透 性 越 差, 细 胞 体 积 越 大, 最 佳 冷 却 速 率 越 低 在 牛 [14] 精 子 细 胞 渗 透 特 性 研 究 方 面, Chaveiro 等 于 2004 年 使 用 停 流 法 测 量 了 牛 精 子 在 22 ºC 对 水 和 常 见 的 四 种 CPA ( 甘 油 二 甲 基 亚 砜 丙 二 醇 和 乙 二 醇 ) 的 渗 透 特 性, 得 到 了 相 应 的 渗 透 特 性 参 数, 并 利 用 这 些 数 据 模 拟 了 CPA 加 入 或 取 出 时 牛 精 子 细 胞 的 体 积 变 [15] 化 2006 年, Chaveiro 等 测 量 了 来 自 不 同 个 体 的 牛 精 子 细 胞 在 三 个 温 度 位 对 甘 油 的 渗 透 性, 发 现 个 体 间 差 异 较 大, 这 表 明 保 存 方 案 的 最 佳 只 能 是 相 对 的, 是 在 不 同 个 体 间 的 折 中 牛 精 子 细 胞 渗 透 性 数 据 参 见 表 1 目 前, 针 对 冷 冻 干 燥 保 存 的 研 究 开 展 的 较 少, [14] 表 1 22 ºC 下 牛 精 子 细 胞 的 渗 透 参 数 Table 1 Bull sperm permeability characteristics at 22 ºC [14] 低 温 保 护 剂 水 力 传 导 率 (μm/(min atm)) 渗 透 系 数 ( 10-3 cm/min) 相 互 作 用 系 数 CPA L p (μm/(min atm)) P s ( 10-3 cm/min) σ 二 甲 亚 砜 (DMSO) 甘 油 (Glycerol) 丙 二 醇 (PG) 乙 二 醇 (EG) 无 低 温 保 护 剂 (Without CPA) 0.69 主 要 是 外 国 学 者 对 冷 冻 干 燥 保 护 剂 配 方 的 一 些 基 础 [16] 性 研 究 Martins 等 研 究 了 牛 精 子 细 胞 的 冷 冻 干 燥 保 护 剂, 发 现 若 保 护 剂 配 方 中 加 入 0.2 mol/l 的 EGTA 和 0.2 mol/l 的 海 藻 糖, 则 可 以 显 著 提 高 保 存 的 效 果, 细 胞 的 受 精 率 从 10.2% 提 高 到 了 19.4%, 细 胞 膜 完 整 [17] 的 比 例 从 15% 提 高 到 了 45%Sitaula 等 研 究 发 现, 在 冻 干 保 护 剂 中 加 入 海 藻 糖 蔗 糖 或 去 铁 胺 都 有 助 于 提 高 牛 精 子 细 胞 对 干 燥 过 程 的 抵 抗 力, 尤 其 是 细 [18] 胞 膜 的 完 整 性 得 到 了 较 好 的 保 持 Sitaula 等 还 研 究 了 山 梨 醇 的 保 护 作 用, 结 果 发 现, 它 可 以 显 著 提 高 牛 精 子 细 胞 对 渗 透 压 损 伤 的 抵 抗 力, 从 而 加 强 牛 精 子 细 胞 对 于 干 燥 过 程 的 耐 受 力 虽 然 目 前 牛 精 子 细 胞 的 保 存 已 经 取 得 了 巨 大 的 进 步, 但 是 仍 然 存 在 不 少 亟 待 解 决 的 问 题 例 如, 牛 精 子 细 胞 低 温 保 存 方 案 的 制 定 依 然 没 有 一 个 明 确 的 标 准, 水 牛 品 种 的 冻 精 保 存 效 果 依 然 不 好, 牛 精 子 细 胞 的 冻 干 研 究 刚 起 步 效 果 欠 佳 等 今 后 的 努 力 可 以 从 以 下 一 些 方 面 着 手 : (1) 准 确 测 量 牛 精 子 细 胞 与 低 温 保 存 有 关 的 特 性 参 数, 为 制 定 科 学 的 保 存 方 案 打 下 基 础 ; (2) 开 展 牛 精 子 细 胞 冻 干 的 基 础 性 研 究, 如 研 究 如 何 将 海 藻 糖 更 好 地 载 入 到 精 子 内 部 2 牛 卵 母 细 胞 的 低 温 保 存 与 精 子 细 胞 相 比, 卵 母 细 胞 体 积 巨 大, 并 且 个 数 较 少, 这 使 得 卵 母 细 胞 的 低 温 保 存 更 加 困 难 [19] 总 体 上 看, 家 畜 的 卵 母 细 胞 冷 冻 保 存 研 究 进 展 较 慢, 经 历 低 温 保 存 后 的 卵 母 细 胞 的 受 精 率 卵 裂 率 和 囊 胚 率 都 显 著 低 于 未 冷 冻 对 照 组, 其 中 冷 冻 牛 卵 母 细

3 1292 综 述 胞 发 育 到 囊 胚 的 比 例 大 多 数 低 于 50% [20,22] 近 些 年 来, 研 究 发 现 玻 璃 化 方 法 更 适 合 于 牛 卵 母 细 胞 的 低 温 保 存, 因 为 玻 璃 化 保 存 可 以 最 大 限 度 的 避 免 细 胞 内 冰 晶 的 形 成, 从 而 降 低 冰 晶 对 细 胞 产 生 的 损 伤 [21] 但 是, 玻 璃 化 保 存 需 要 很 高 的 冷 却 速 率 或 者 加 入 较 高 浓 度 的 CPA, 前 者 对 设 备 有 较 高 的 要 求, 后 者 会 带 来 保 护 剂 毒 性 和 渗 透 性 等 问 题 关 于 玻 璃 化 溶 液 的 配 方, 研 究 人 员 已 进 行 了 不 少 的 研 [22] 究 Yamada 等 详 细 地 研 究 了 常 用 的 三 种 CPA 对 未 成 熟 牛 卵 母 细 胞 的 保 存 效 果, 结 果 发 现 25% 的 乙 二 醇 +25% 二 甲 基 亚 砜 作 为 CPA 的 保 存 效 果 要 好 于 其 它 组 合, 保 存 后 的 卵 母 细 胞 发 育 率 可 以 达 到 29.2%Dhali [23] 等 研 究 发 现, 以 3.5 mol/l 的 乙 二 醇 或 4.5 mol/l 二 甲 基 亚 砜 作 为 CPA, 可 以 达 到 最 佳 的 保 护 效 果, 发 育 率 [24] 最 高 达 到 33%Wani 等 研 究 表 明, 就 玻 璃 化 溶 液 的 保 护 效 果 而 言, 由 好 到 坏 存 在 以 下 次 序 : 乙 二 醇 > 乙 二 醇 + 甘 油 > 甘 油 许 卫 华 等 [25] 研 究 发 现, 对 未 成 熟 的 牛 卵 母 细 胞, 无 论 是 采 用 程 控 冷 冻 法 还 是 玻 璃 化 法, 乙 二 醇 都 比 甘 油 具 有 更 高 的 复 苏 后 体 外 成 熟 率 ; 并 且 添 加 0.1 mol/l 蔗 糖 比 添 加 0.3 mol/l 的 蔗 [26] 糖, 体 外 成 熟 率 更 高 此 外, Otoi 等 研 究 发 现, 在 慢 速 冷 冻 中 添 加 蔗 糖 有 利 于 未 成 熟 卵 冷 冻 后 的 发 育 潜 能, 而 成 熟 牛 卵 母 细 胞 则 有 相 反 结 果 除 了 常 见 的 小 分 子 量 CPA, 大 分 子 聚 合 物 经 常 用 作 细 胞 外 保 护 剂 在 低 温 保 存 中 对 细 胞 进 行 保 护 尽 管 大 分 子 并 不 能 穿 透 细 胞 膜, 但 是 可 以 降 低 达 到 玻 璃 化 所 需 的 细 胞 内 保 护 剂 浓 度, 从 而 减 轻 加 入 CPA 带 来 的 毒 [27] 性 问 题 Checura 等 研 究 了 胎 牛 血 清 (FCS) 牛 血 清 白 蛋 白 (BSA) 聚 蔗 糖 (Ficoll) 聚 乙 烯 吡 咯 烷 酮 (PVP) 聚 乙 烯 醇 (PVA) 等 聚 合 物 的 影 响, 结 果 发 现 18% Ficoll+1% BSA 和 6% PVP+1% BSA 的 保 护 效 果 最 好, 均 能 达 到 最 高 23.0% 的 发 育 率, 加 入 过 多 ( 大 于 6%) 或 过 少 ( 小 于 0.3%) BSA, 或 者 加 入 0.3% 的 PVA 均 会 显 著 降 低 发 育 率 与 其 它 细 胞 相 比, 卵 母 细 胞 还 存 在 因 发 育 阶 段 的 不 同 而 导 致 的 细 胞 低 温 保 存 特 性 的 差 异 [28] Agca [29] 等 对 未 成 熟 和 体 外 成 熟 的 牛 卵 母 细 胞 进 行 了 渗 透 性 的 测 试, 结 果 发 现 胚 泡 期 (GV 期 ) 的 细 胞 对 水 和 保 护 剂 的 渗 透 性 显 著 低 于 处 于 减 数 分 裂 二 期 (MII 期 ) 细 胞 的 相 应 值 具 体 数 值 见 表 2 此 外, 他 们 还 比 较 [29] 表 2 22 ºC 下 牛 卵 母 细 胞 的 渗 透 参 数 Table 2 Bovine oocyte permeability characteristics at 22 ºC [29] 时 期 低 温 保 护 剂 水 力 传 导 率 (μm/(min atm)) 渗 透 系 数 ( 10-3 cm/min) 相 互 作 用 系 数 Stage CPA L p (μm/(min atm)) P s ( 10-3 cm/min) σ GV DMSO MII GV EG MII 了 乙 二 醇 和 二 甲 基 亚 砜 对 细 胞 的 毒 性, 结 果 发 现 后 [30] 者 对 牛 卵 母 细 胞 的 毒 性 要 更 大 Vanessa 等 研 究 发 现, 处 于 GV 期 的 未 成 熟 牛 卵 母 细 胞 比 MII 期 的 细 胞 更 能 承 受 较 高 浓 度 的 乙 二 醇 溶 液, 但 是 GV 期 的 细 胞 总 体 而 言 较 MII 期 细 胞 更 难 保 存, 保 存 后 的 受 精 率 不 如 MII 期 的 细 胞, 而 且 会 伴 有 纺 锤 体 受 损 染 色 体 分 [31] 散 皮 质 颗 粒 外 排 等 问 题 谭 秀 文 等 以 10% 二 甲 基 亚 砜 +10% 乙 二 醇 为 CPA, 玻 璃 化 冷 冻 保 存 MII 期 卵 母 细 胞, 形 态 正 常 率 达 到 98%, 囊 胚 发 育 率 在 10% 左 右, 这 可 能 是 由 于 试 验 中 的 卵 母 细 胞 取 自 于 性 成 熟 前 的 小 母 牛 (<1.5 岁 ), 而 已 有 文 献 报 导 称 性 成 熟 前 的 小 牛 卵 母 细 胞 的 囊 胚 发 育 率 要 低 于 成 熟 母 牛 [32] 目 前, 牛 卵 母 细 胞 的 低 温 保 存 面 临 的 问 题 主 要 有 : (1) 牛 卵 母 细 胞 存 在 一 个 低 温 敏 感 区, 需 要 使 其 快 速 通 过 这 个 温 度 危 险 区 ; (2) 与 牛 精 子 细 胞 低 温 保 存 一 样, 卵 母 细 胞 CPA 的 保 存 配 方 大 多 是 经 验 的, 缺 乏 相 应 的 理 论 支 持 ; (3) 其 它 细 节 问 题, 如 卵 丘 细 胞 的 存 在 与 否 处 于 减 数 分 裂 的 不 同 阶 段 对 保 存 效 果 的 影 响 存 在 不 确 定 性 可 能 的 改 进 方 向 包 括 : (1) 测 定 牛 卵 母 细 胞 与 低 温 保 存 过 程 有 关 的 特 性 参 数, 如 渗 透 率 细 胞 体 积 不 可 渗 透 体 积 等, 为 制 定 [33] 保 存 方 案 提 供 基 础 数 据, 如 Wang 等 详 细 地 研 究 了 GV 期 和 MII 期 牛 卵 母 细 胞 的 渗 透 性, 在 此 基 础 上 设 计 出 四 步 法 加 入 与 两 步 法 去 除 保 护 剂, 实 验 证 实 对 细 胞 具 有 更 好 的 保 护 效 果 ; (2) 针 对 不 同 的 影 响 因 素 [34] 设 计 不 同 的 实 验 进 行 验 证, 例 如 Zhou 等 研 究 发 现

4 周 正 等 : 牛 精 子 和 卵 母 细 胞 低 温 保 存 研 究 进 展 1293 有 卵 丘 细 胞 包 裹 的 GV 期 卵 母 细 胞 能 更 好 的 进 行 玻 璃 化 保 存, 但 是 对 MII 期 细 胞 的 保 护 结 果 并 不 明 显 3 结 语 虽 然 牛 生 殖 细 胞 的 低 温 保 存 研 究 相 对 比 较 成 功, 应 用 也 比 较 广 泛, 但 仍 有 较 大 的 进 步 空 间 以 冷 冻 干 燥 方 法 保 存 牛 精 子 细 胞 作 为 最 新 尝 试, 与 传 统 的 低 温 保 存 方 式 相 比 具 有 很 多 优 势, 值 得 关 注 针 对 牛 精 子 细 胞 的 低 温 保 存, 国 内 研 究 人 员 需 要 加 强 学 科 间 合 作, 在 测 量 细 胞 有 关 特 性 参 数 的 基 础 上 制 定 实 验 方 案, 减 少 盲 目 性 牛 卵 母 细 胞 的 低 温 保 存 目 前 面 临 的 问 题 较 多, 没 有 通 行 的 保 存 方 法, 距 离 广 泛 应 用 仍 有 一 段 距 离, 玻 璃 化 保 存 成 功 希 望 很 大, 但 需 要 注 意 不 同 发 育 阶 段 细 胞 耐 受 保 护 剂 毒 性 的 差 别, 以 及 细 胞 膜 对 水 和 保 护 剂 渗 透 性 的 差 别 希 望 本 文 的 介 绍 能 给 国 内 研 究 和 生 产 人 员 带 来 帮 助, 促 进 牛 类 生 殖 细 胞 冷 冻 保 存 技 术 的 进 步 参 考 文 献 (References) 1 肖 剑, 牛 辉, 王 居 强, 王 新 庄. 中 国 黄 牛 的 现 代 保 种 方 法. 安 徽 农 业 科 学 2007; 35(27): , 李 晓 强, 陈 兴 平, 贾 永 红, 胡 建 宏. 牛 精 液 冷 冻 技 术 应 用 研 究 进 展. 中 国 牛 业 科 学 2006; 32(5): 59-62, Song Y, Randy S, Lu FH, Hassan M. The future potential of cryopreservation for assisted reproduction. Cryobiology 2010; 60(3): 桑 润 滋. 动 物 繁 殖 生 物 技 术. 北 京 : 中 国 农 业 出 版 社, 2002; 6. 5 刘 瑞 鑫, 吴 柱 月, 黄 光 云, 李 铭. 牛 和 猪 精 液 冷 冻 保 存. 黑 龙 江 动 物 繁 殖 2008; 16(6): 邓 福 金, 王 化 青, 祁 茂 彬, 李 波. 细 管 精 液 冷 冻 设 备 工 艺 改 进 的 研 究. 黑 龙 江 畜 牧 兽 医 2006; 1: 华 泽 钊. 冷 冻 干 燥 新 技 术. 北 京 : 科 学 出 版 社, 2006; Rasul Z, Ahmed N, Anzar M. Antagonist effect of DMSO on the cryoprotection ability of glycerol during cryopreservation of buffalo sperm. Theriogenology 2007; 68(5): Moussa M, Martinet V, Trimeche A, Tainturier D, Anton M. Low density lipoproteins extracted from hen egg yolk by an easy method: Cryoprotective effect on frozen-thawed bull semen. Theriogenology 2002; 57(6): Bucak MN, Tuncer PB, Sarıözkan S, Başpınar N, Taşpınar M, Coyan K, et al. Effects of antioxidants on post-thawed bovine sperm and oxidative stress parameters: Antioxidants protect DNA integrity against cryodamage. Cryobiology 2010; 61(3): Sariözkan S, Bucak MN, Tuncer PB, Ulutaş PA, Bilgen A. The influence of cysteine and taurine on microscopic-oxidative stress parameters and fertilizing ability of bull semen following cryopreservation. Cryobiology 2009; 58(2): Uysal O, Bucak MN. Effects of oxidized glutathione, bovine serum albumin, cysteine and lycopene on the quality of frozenthawed ram semen. ACTA VET. BRNO 2007; 76: 刘 静. 低 温 生 物 医 学 工 程 学 原 理. 北 京 : 科 学 出 版 社, 2007; Chaveiro A, Liu J, Mullen S, Woelders H, Critser JK. Determination of bull sperm membrane permeability to water and cryoprotectants using a concentration-dependent self-quenching fluorophore. Cryobiology 2004; 48(1): Chaveiro A, Liu J, Engel B, Critser JK, Woelders H. Significant variability among bulls in the sperm membrane permeability for water and glycerol: Possible implications for semen freezing protocols for individual males. Cryobiology 2006; 53(3): Martins CF, Báo SN, Dode MN, Correa GA, Rumpf R. Effects of freeze-drying on cytology, ultrastructure, DNA fragmentation, and fertilizing ability of bovine sperm. Theriogenology 2007; 67(8): Sitaula R, Elmoazzen H, Toner M, Bhowmick S. Desiccation tolerance in bovine sperm: A study of the effect of intracellular sugarsand the supplemental roles of an antioxidant and a chelator. Cryobiology 2009; 58(3): Sitaula R, Fowler A, Toner M, Bhowmick S. A study of the effect of sorbitol on osmotic tolerance during partial desiccation of bovine sperm. Cryobiology 2010; 60(3): Checura CM, Seidel GE Jr. Effect of macromolecules in solutions for vitrification of mature bovine oocytes. Theriogenology 2007; 67(5): Lj X, Su L, Li Y, Ji W, Dinnyés A. Vitrification of Yunnan Yellow Cattle oocytes: Work in progress. Theriogenology 2002; 58(7): Martino A, Songsasen N, Leibo SP. Development into blastocysts of bovine oocytes cryopreserved by ultra-rapid cooling. Biol Reprod 1996; 54(5): Yamada C, Caetano HV, Simões R, Nicacio AC, Feitosa WB, Assumpção ME, et al. Immature bovine oocyte cryopreservation: comparison of different associations with ethylene glycol, glycerol and dimethylsulfoxide. Anim Reprod Sci 2007; 99(3): Dhali A, Manik RS, Das SK, Singla SK, Palta P. Post-vitrification survival and in vitro maturation rate of buffalo (Bubalus bubalis) oocytes: Effect of ethylene glycol concentration and exposure time. Anim Reprod Sci 2000; 63(3): Wani NA, Maurya SN, Misra AK, Saxena VB, Lakhchaura BD. Effect of cryoprotectants and their concentration on in vitro development of vitrified-warmed immature oocytes in buffalo (Bubalus bubalis). Theriogenology 2004; 61(5): 许 卫 华, 王 子 玉, 王 锋, 偶 健, 周 冬 仁. 卵 母 卵 泡 细 胞 的 体 外 成 熟 和 冷 冻 保 存. 中 国 兽 医 学 报 2007; 27(2): Otoi T, Yamamoto K, Koyama N, Suzuki T. In vitro fertilization and development of immature and mature bovine oocytes cryopreserved by ethylene glycol with sucrose. Cryobiology 1995; 32(5):

5 1294 综 述 27 Checura CM, Seidel GE Jr. Effect of macromolecules in solutions for vitrification of mature bovine oocytes. Theriogenology 2007; 67(5): Tharasanit T, Colenbrander B, Stout TA. Effect of maturation stage at cryopreservation on post-thaw cytoskeleton quality and fertilizability of equine oocytes. Mol Reprod Dev 2006; 73(5): Agca Y, Liu J, Peter AT, Critser ES, Critser JK. Cryoprotectant and water permeability of immature and in vitro matured bovine oocytes. Theriogenology 1997; 47(1): Magnusson V, Feitosa WB, Goissis MD, Yamada C, Tavares LM, D Avila Assumpção ME, et al. Bovine oocyte vitrification: Effect of ethylene glycol concentrations and meiotic stages. Anim Reprod Sci 2008; 106(3): 谭 秀 文, 刘 晓 牧, 游 伟, 黄 金 明, 万 发 春. 牛 卵 母 细 胞 玻 璃 化 冷 冻 保 存 影 响 因 素 的 研 究. 生 物 学 杂 志 2008; 25(4): Albarracín JL, Morató R, Rojas C, Mogas T. Effects of vitrification in open pulled straws on the cytology of in vitro matured prepubertal and adult bovine oocytes. Theriogenology 2005; 63(3): Wang X, Al Naib A, Sun DW, Lonergan P. Membrane permeability characteristics of bovine oocytes and development of a stepwise cryoprotectant adding and diluting protocol. Cryobiology 2010; 61(1): Zhou XL, Al Naib A, Sun DW, Lonergan P. Bovine oocyte vitrification using the cryotop method: Effect of cumulus cells and vitrification protocol on survival and subsequent development. Cryobiology 2010; 61(1): Advances in Cryopreservation of Bovine Spermatozoa and Oocytes Zhou Zheng, Zhang Shaozhi*, Chen Guangming (Institute of Refrigeration and Cryogenics, Zhejiang University, Hangzhou , China) Abstract The ability to cryopreserve bovine spermatozoa and oocyte cells successfully has important practical values in animal production. In this paper, the recent advances in cryopreservation of bovine spermatozoa and oocytes are reviewed. The methods of preservation, characteristics of spermatozoa and oocytes related to cryopreservation, the existing problems and the future development of cryopreservation of bovine spermatozoa and oocytes are analyzed. Key words cryopreservation; bovine; spermatozoa; oocyte Received: July 18, 2011 Accepted: August 29, 211 This work was supported by National Natural Science Foundation of Zhejiang Province, China (No.Y ) *Corresponding author. Tel: , Fax: , enezsz@zju.edu.cn

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NONE 中 国 农 业 大 学 学 报 1999, 4(3): 109~113 Journal of China Agricultural University 小 鼠 桑 棍 胚 玻 璃 化 冷 冻 前 后 生 物 频 谱 处 理 对 体 外 发 青 的 影 晌 1 朱 士 恩 2 王 海 彦 曾 申 明 王 永 胜 张 忠 诚 ( 中 国 农 业 大 学 动 物 科 技 学 院 ) 周 林 陈 银 (

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