备课素材：异种动物克隆-2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

异种动物克隆 先看一道试题： 中国科学院动物研究所首席科学家、动物克隆与受精生物学学科 带头人陈大元曾主持科研攻关项目一“攀登”，进行大熊猫的异种克 隆。他们将大熊猫的体细胞核放入兔子的去核卵母细胞之中，并使其 成功发育成囊胚，标志着异种核质相容的问题得到解决，异种克隆大 熊猫迈过了第一道“坎”。然后至关重要的是选择一种合适的“代孕 母体”。如图是该研究的理论流程图。下列说法正确的是() 对子进行 特殊处理 超数非卵 步 重组 步 产下 胚胎 璨 克隆 甲 培养 幼拟 大然描 体细胞 A.甲、乙分别指的是体细胞核移植、将重组胚胎移植到代孕母体中 B.受体对移入子宫的外来胚胎基本会发生免疫排斥反应，需要用免疫 抑制剂 C.重组细胞发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液 D.产下的克隆幼崽的性状绝大多数表现为兔子的，少数性状表现为大 熊猫 解析：步骤甲、乙分别指的是体细胞核移植、将重组胚胎移植到 代孕母体中，A正确；受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排 斥反应，不需要用免疫抑制剂，B错误；重组细胞发育成早期胚胎所 需营养主要来源于卵细胞（卵母细胞），C错误；产下的克隆幼崽的 性状少数表现为兔子的，绝大多数性状表现为大熊猫，D错误。故本 题正确答案为A。 这道试题以大熊猫异种克隆为情境考查胚胎工程。教材中没有提 到。 那么，什么是异种克隆？有什么意义？ 2019版高中生物学选择性必修3说，植物体细胞杂交，可以克 服远缘杂交不亲和的障碍： 由此可见，植物体细胞杂交(plant somatie hybridiza- t0加)是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成 杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。利用这 项技术，科学家培育出了白菜一甘蓝、普通小麦一长穗偃 麦草等杂种植株。我国科学家还在木本植物的体细胞杂交 方面取得了不少成果，培育出了多种柑橘属不同种间的杂 种植株。植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远致幻 杂交育种，。培育植物新品种等方面展示出独特的优势。 异种动物的克隆是不是也如此？ 异种动物克隆，就是把一种动物的遗传物质，与另一种动物的去 核卵细胞结合，培养成胚胎，把胚胎植入“代孕母亲”体内繁殖动物 的方法。 这种办法被人们寄望于用在濒危动物的保护上，如果濒危动物的体细 胞可以通过异种动物克隆繁殖后代，就能够为濒危动物保护带来新的 希望。但是，异种动物克隆比同种动物克隆更加困难，目前世界上也 鲜有成功的实验，各国科学家都还在探索如何突破异种克隆的技术难 题。 陈大元是中国异种克隆大熊猫第一人。陈大元对科学前沿的嗅觉 极为敏感。1995年，他就创建了“动物体细胞克隆”科技平台，着 手进行体细胞克隆的研究。他发现，用己掌握的显微操作技术，可以 做克隆。1997年，看到多利羊诞生的消息后，陈大元更坚定了他进 行研究的决心。 大熊猫是陈大元选中的克隆对象。他有两个理由：一是大熊猫作 为濒危保护动物，已有的有性繁殖手段还不能完全达到扩大其种群的 目的；二是他曾经与大熊猫繁育基地合作，做过16年的大熊猫有性 繁殖，对其习性和生殖规律比较了解。 1964年，北京动物园诞生了第一个人工授精繁殖的大熊猫，一 时间，大熊猫的人工授精成为一种潮流。然而，由于当时技术还不很 成熟，很多人对受精机理不清楚，大熊猫经人工授精后，并没有产下 胎儿。以四川大熊猫基地为例，曾经连续3年没有一只大熊猫诞生， 这种现象叫做“空怀”。在人工授精过程中，取出的精子需要制成冰 球冷冻保存。陈大元发现，冰球解冻后，很多精子都是死的。经验让 他意识到，单纯依靠这些方法来拯救大熊猫是不够的。 大熊猫是国宝，不可能从它身上获得卵母细胞，更不可能用它来 做代孕母：我国大熊猫的数量不到千只，每年也只发情一次，进行同 种克隆实验是绝对不可能的。 基于以上考虑，陈大元设计的方案与克隆羊的实验有很大不同： 克隆羊实验中供体和受体细胞是同种的，属同种克隆；而他设计的克 隆大熊猫实验则将取自不同种的动物细胞进行核移植，属异种克隆。 异种克隆的三道坎：异种核质能否相容，囊胚能否着床成功，胚 胎能否发育。 在获取了大熊猫体细胞后，陈大元和研究团队将大熊猫体细胞的 细胞核移植到去核的家兔卵母细胞中。为了进行比对，陈大元选择了 熊猫身上骨骼肌、子宫上皮、乳腺组织的体细胞。经过实验，他们发 现，大熊猫的3种体细胞移植到家兔去核卵母细胞中均可以发育成囊 胚，囊胚率以乳腺细胞最高，骨骼肌细胞最低。这标志着异种核质相 容的问题得到解决，异种克隆大熊猫迈过了第一道“坎”。 第一步成功之后，需要为这些囊胚选择一个合适的代孕“母体”。 陈大元选择了猫，猫容易掌握且生殖规律与熊猫相近。猫的怀孕时间 一般为两个月，大熊猫孕期虽然很长，但是其中有一段时间胚胎都会 在输卵管中，真正到子宫中的发育时间