Nghiên cứu sản xuất chế phẩm bổ sung vào tinh đông lạnh sau giải đông nhằm nâng cao tỷ lệ bê cái

TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU VÀ CHUYỂN GIAO TIẾN BỘ
CÔNG NGHỆ CHĂN NUÔI THÁI SINH







BÁO CÁO TỔNG KẾT DỰ ÁN

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM BỔ SUNG
VÀO TINH ĐÔNG LẠNH SAU GIẢI ĐÔNG
NHẰM NÂNG CAO TỶ LỆ BÊ CÁI


CNDA : HÀ VĂN CHIÊU













9565

HÀ NỘI – 2012





1
Báo cáo kết quả nghiên cứu khoa học
và phát triển công nghệ


Các thông tin chung của đề tài
1. Tên đề tài: Nghiên cứu sản xuất chế phẩm bổ sung vào tinh đông lạnh
sau giải đông nhằm nâng cao tỷ lệ bê cái
M số:
Đề tài: Cấp Bộ
Lĩnh vực khoa học: Nông nghiệp
2. Cơ quan quản lý: Liên hiệp các Hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Địa chỉ: Số 53, Nguyễn Du, Hà Nội
3. Cơ quan thực hiện: Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển giao tiến bộ công nghệ
chăn nuôi Thái Sinh
Địa chỉ: Thôn Yên Thành, Tản Lĩnh, Ba Vì, Hà Nội
4. Chủ nhiệm đề tài: TS. Hà Văn Chiêu
Thờng trú: Thôn Yên Thành, Tản Lĩnh, Ba Vì, Hà Nội
5. Thời gian thực hiện: Năm 2011-2012 ( trong thời gian 24 tháng)
6. Kinh phí đề tài: - Đợc phê duyệt: 460 000 000đ
- Đã thực hiện: 460 000 000đ
7. Mục tiêu
- Sản xuất đợc chế phẩm giới tính bê cái (CPGTBC) bổ sung vào tinh đông lạnh sau

giải đông làm tăng tỷ lệ bê cái đẻ ra 60%.
8. Nội dung nghiên cứu chủ yếu
1. Nghiên cứu tạo chế phẩm giới tính bê cái (CPGTBC) trong phòng công nghệ
2. Nghiên cứu sử dụng CPGTBC phối giống cho bò cái
3. Nghiên cứu khả năng sinh trởng phát triển của bê sinh ra do sử dụng CPGTBC
9. Sản phẩm đề tài
1. Sản xuất đợc chế phẩm giới tính bê cái (CPGTBC) với tỷ lệ cái 60%: 200 liều

2
2. Kỹ thuật sản xuất, bảo quản, sử dụng CPGTBC
3. Báo cáo tổng hợp của đề tài gồm: Báo cáo khoa học, các Bản dữ liệu chi tiết và
các ảnh minh họa kèm theo
4. Chuyên đề: Có 2 chuyên đề
+Chuyên đề 1: Các phơng pháp tạo giới tính vật nuôi và khả năng ứng dụng
ở Việt Nam
Chuyên đề này đã hệ thống các phơng pháp tạo giới tính vật nuôi trên thế giới,
chúng đợc xếp thành 2 nhóm chính: Nhóm thiết bị và nhóm chế phẩm. Việt
Nam, trong giai đoạn hiện nay nên nghiên cứu và sử dụng nhóm chế phẩm.
+Chuyên đề 2: Kỹ thuật pha chế, bảo quản và sử dụng chế phẩm giới tính bê cái
Chuyên đề đã nêu chi tiết kỹ thuật sản xuất, bảo quản và sử dụng CPGTBC;
có thể giúp các nhà chuyên môn sản xuất và sử dụng đợc chế phẩm này vào
sản xuất.

3
Phần 1
Mở đầu
Truyền giống nhân tạo (TGNT ) gia súc nói chung và bò nói riêng trên thế giới đã có
những tiến bộ kinh ngạc, tạo ra một khối lợng sản phẩm thịt sữa rất lớn cho loài ngời,
tuy nhiên vẫn cha đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng cao. Đặc biệt, việc sinh đẻ ra thế
hệ con nuôi có giới tính mong muốn cha đạt yêu cầu. Ví dụ nh khi nuôi bò sữa cần đẻ
ra nhiều bê cái để có nhiều bò cái vắt sữa, còn khi nuôi bò thịt thì cần đẻ ra nhiêù bê
đực nuôi chóng lớn hơn. Để đáp ứng đòi hỏi này, kỹ thuật TGNT nhân tạo bằng tinh
trùng đã phân biệt giới tính ra đời, đợc gọi chung là Sperm sexing Technology ( Công
nghệ giới tinh tinh trùng, theo Habermann ). Đây là một bớc đột phá trong công nghệ
sinh sản vật nuôi mà khoa học ngày nay đã rất thành công, đặc biệt là ở một số nớc
tiên tiến nh Mỹ, Canađa, Anh, Nhật Bản và nớc láng giềng Trung Quốc, trên cả lĩnh
vực khoa học công nghệ và cả trong sản xuất ( Parrilla,JM. Vazquez). Cơ sở khoa học
hình thành con đực và con cái ở gia súc là dựa trên học thuyết nhiễm sắc thể giới tính ở
tế bào sinh sản: Con đực luôn sản sinh ra một số lợng giao tử rất lớn, mỗi khi giao cấu
trong đó số lợng giao tử mang nhiềm sắc thể Y và giao tử mang nhiễm sắc thể X là nh-
nhau ( 50% và 50%). Trong khi đó, con cái sinh ra trứng chỉ mang nhiềm sắc thể X
(Graaf, Eriksson ). Khi thụ tinh, nếu giao tử X thụ tinh với trứng thì tạo ra hợp tử XX (
sinh ra con cái ) và nếu giao tử Y thụ tinh với trứng thì tạo ra hợp tử XY ( sinh ra con
đực ). Khi phối giống, dù là tự nhiên hay nhân tạo, điều kiện để cho hai loại giao tử này

thụ tinh với trứng là nh nhau, nên xác suất sinh ra con đực hay con cái là nh nhau.
Dựa trên cơ chế này, các nhà khoa học đã nghĩ ra cách điều khiển tạo ra cơ hội nh thế
nào đó để chỉ giao tử X hoặc Y thụ tinh đợc với trứng nhằm tạo ra giới tính mong
muốn. Cũng nên nói rõ thêm rằng so với các tế bào khác, giao tử ( hay còn gọi tinh
trùng) là một tế bào khá đặc biệt: nó có đầy đủ bộ phận ( đầu, cổ , thân, đuôi) nh một
cơ thể sống hoàn chỉnh và tự di động theo hớng tiến thẳng để tiếp cận với trứng và làm
chức năng thụ tinh, chúng rất dễ bị hại, làm giảm hoặc bị triệt tiêu khả năng thụ tinh khi
bị tác động lý hóa sinh (Nguyễn Tấn Anh).
Thực tế cho thấy công nghệ tạo giới tính vật nuôi đã có những tác dụng to lớn:

4
- Giúp ngời chăn nuôi tiên định ( predeterminate ) và quyết định đợc con đẻ ra là
đực hoặc cái theo mục đích chăn nuôi để có hiệu quả kinh tế hơn
- Là cơ hội để ngời chăn nuôi tạo đợc nhiều sữa hoặc thịt hơn trên cùng một điều
kiện chăn nuôi.
- Giảm đợc gần 50% số con mẹ cần nuôi để tạo cái hậu bị thay thế đàn
-Giảm đợc kinh phí bảo tồn quỹ gene do chỉ cần bảo quản vật liệu giống của giới
tính mong muốn.
Một ví dụ làm rõ hơn về hiệu quả của Công nghệ tạo giới tính ở bò là nếu nuôi lấy thịt
dùng toàn bò đực, do khả năng bò đực chuyển hoá thức ăn thành thịt cao hơn con cái là
15%. Con số này thực không nhỏ chút nào, vì trong sản xuất nông nghiệp nếu hiệu quả
3- 4 % cũng đã quá tốt. Nếu với hàng triệu con bò cái nuôi thịt hiện nay trên thế giới là
đực thì số lợng thịt tăng lên là đáng kể và sẽ giảm đợc một lợng thức ăn khổng lồ (
Lawrence A. Johnnson ).
Để đạt mục đích trên, con ngời đã can thiệp vào việc sinh đẻ ra toàn bê cái hoặc toàn
bê đực, nhng bất cứ phơng pháp nào cũng đều phải dựa trên nguyên tắc chung là tạo
cơ hội cho loại tinh trùng này, hạn chế hoặc triệt tiêu tinh trùng kia bằng cách lợi dụng
những đặc tính riêng biệt hay sự khác nhau giữa chúng. Bất kỳ phơng pháp nào cũng
đều phải bảo đảm 4 yêu cầu (Lawrence A. Johnnson):
1. Có khả năng lợng hoá và phân biệt đợc sự khác nhau giữa tinh trùng X và tinh

trùng Y;
2. Dựa vào sự khác nhau này, tách chúng ra 2 nhóm riêng hoặc hạn chế khả năng
thụ tinh của tinh trùng này và tăng cờng khả năng thụ tinh của tinh trùng kia;
3. không làm phơng hại đến khả năng thụ tinh của ít nhất là một loại tinh trùng;
4. Xác định đợc độ thuần khiết của mỗi loại tinh trùng ở mỗi nhóm nếu là tinh phân
biệt giới tính.
Từ nguyên tắc và yêu cầu trên, các nhà khoa học đã sáng tạo ra nhiều phơng pháp
tạo giới tính khác nhau. Đầu tiên là phơng pháp đơn giản nh điều khiển giới tính sinh
sản bằng cách điều chỉnh chế độ ăn uống bò mẹ nhằm tạo độ pH thích hợp trong âm
đạo cho tinh trùng đực hoặc cái này và tiêu diệt loại tinh trùng kia hy vọng tinh trùng

5
tồn tại sẽ thụ tinh với trứng để tạo giới tính mong muốn. Phơng pháp đơn giản khác là
thay đổi thời điểm phối giống cho bò cái để lợi dụng tốc độ di chuyển của mỗi loại tinh
trùng và thời điểm rụng trứng, hy vọng trứng và tinh trùng thụ tinh với nhau theo ý
muốn ( Vũ Ngọc Hiệu ). Những phơng pháp này có vẻ có cơ sở khoa học nhng thực
tiễn đã không thành công bởi sự khác nhau giữa 2 loại tinh trùng vô cùng bé mà các
phơng tiện của các phơng pháp này và điều kiện sản xuất không thể đáp ứng đợc
cùng một lúc 4 yêu cầu trên. Tiếp theo là phơng pháp li tâm (Centrifugation ), phơng
pháp kháng thể đặc hiệu giới tính (Sex-specific antibody binding), phơng pháp lọc nổi
(Multytube swim-up), phơng pháp lọc thấm ( Fractionation on a discontinous Percoll
gradient ), phơng pháp phân tách bằng dòng điện di ( Free-flow electrophoresis ), ph-
ơng pháp thụ tinh trong ống ngiệm rồi cấy phôi có giới tính mong muốn ra đời. Nhìn
chung, các phơng pháp này đều có kết quả nhng hiệu quả còn rất thấp và khó áp dụng
vào thực tế sản xuất. Để khắc phục hạn chế này, đến nay, các phơng pháp tiến bộ hơn,
đã có thiết bị công nghệ và sản phẩm đa ra thị trờng là phơng pháp Ovasort,
Microsort, Microbix, Beltsville và Emlabgenetics. Tuỳ theo sản phẩm khoa học có mặt
trên thị trờng, có thể xếp các phơng pháp này thành 2 nhóm là nhóm thiết bị
(Microsort, Beltsville) và nhóm chế phẩm ( Ovasort, Microbix, Emlabgenetics) mà
chúng còn có những u điểm và hạn chế riêng.

Nớc ta, trong sự nghiệp hiện đại hoá nông nghiệp và nông thôn, ngành chăn nuôi
nói chung và chăn nuôi bò nói riêng đang đợc chú ý đặc biệt. Việc phát triển chăn
nuôi là nhu cầu tất yếu để tăng nguồn sữa và nguồn thịt sản xuất trong nớc. Để phát
triển chăn nuôi bò, ngoài những biện pháp con giống, thức ăn, vệ sinh thú y, kỹ thuật
chăm sóc nuôi dỡng thì áp dụng dụng công nghệ sinh sản nh thụ tinh nhân tạo cho bò
cái với việc sử dụng công nghệ giới tính vật nuôi là rất cần thiết.
Nớc ta, nhiều năm tr
ớc đây cũng đã có ý tởng nghiên cứu lĩnh vực này, nhng
những năm gần đây, một số nhà khoa học mới quan tâm và có một số công trình nghiên
cứu liên quan đến giới tính vật nuôi, một số Tổ chức sản xuất kinh doanh hoặc nghiên
cứu cũng đã nhập tinh trùng bò phân tách giới tính hoặc các chế phẩm phân tách giới
tính vào phối giống cho đàn bò, bớc đầu cho kết quả khả quan. Sau khi nghiên cứu

6
tình hình phát triển công nghệ giới tính vật nuôi trên thế giới và điều kiện trình độ khoa
học và hoàn cảnh kinh tế nớc ta, để đáp ứng từng phần và thúc đẩy nghiên cứu, áp
dụng công nghệ giới tính vật nuôi vào các hộ chăn nuôi, chúng tôi tiến hành đề tài
Nghiên cứu sản xuất chế phẩm bổ sung vào tinh đông lạnh sau giải đông nhằm nâng
cao tỷ lệ bê cái.


Phần 2
Tổng quan tình hình nghiên cứu và phát triển công nghệ
tạo giới tính vật nuôi ở thế giới và Việt Nam
2.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và phát triển công nghệ giới tính vật nuôi
trên thế giới
2.1.1. Khái quát quá trình nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ giới tính vật
nuôi trên thế giới
a) Lịch sử phát triển khoa học và công nghệ giới tính vật nuôi trên thế giới
ý tởng làm cho vật nuôi sinh đẻ ra nhiều con đực hoặc con cái đã có từ xa xa.

Mặc dù cơ sở và nguyên lý khoa học về công nghệ phân tách tinh trùng để tạo giới tính
mong muốn đã có từ khá lâu, các ứng dụng thực tế mới đây của công nghệ phân tách
tinh trùng giới tính đã giúp cho kỹ thuật đếm tế bào ( Flow cytometric system) có khả
năng phân biệt và tách tinh trùng sống mang nhiễm sắc thể X và nhiễm sắc thể Y với số
lợng lớn đủ cho phối giống nhân tạo cho con cái và do đó sản phẩm của công nghệ
giới tính vật nuôi đã có mặt trên thị trờng ( Lawrence A.Johnson, 1998).
Sau một thời gian rất dài với nhiều nỗ lực nhng không thành công để phân biệt và
phân tách đợc tinh trùng X và tinh trùng Y ở động vật có vú thì một phát kiến suất
hiện vào năm 1981, phát kiến này đã giúp cho việc xác định đợc sự khác nhau về
lợng ADN giữa tinh trùng X và tinh trùng Y và sự khác nhau này có thể lợng hóa
đợc bằng các thiết bị sẵn có thời đó. Mặc dù thiết bị và phơng pháp xác định lợng
ADN này còn làm hại và giết chết tinh trùng, nhng đã có khả năng phân tách 2 loại

7
tinh trùng này ra các phần khác nhau, nhng do sự cố gắng của các nhà khoa học với sự
hỗ trợ của nhiều ngành khoa học khác, cuối cùng thì máy phân tách tinh trùng giới tính
cũng ra đời. Máy này có khả năng phân biệt 2 loại tinh trùng và tách chúng ra 2 phần
khác nhau, ít hoặc không làm hại tinh trùng. Ban đầu, để thụ tinh nhân tạo bằng tinh
trùng phân tách giới tính phải tiến hành bằng kỹ thuật giải phẫu ( surgical
insemination), nhng sau đó tiến hành thụ tinh trong ống nghiệm ( In vitro
fertilizatin=IVF). Một thời gian sau, nhờ những tiến bộ về kỹ thuật phân tách tinh trùng
bằng dòng tế bào (flow sorting) đã sản xuất đợc những liều tinh phân tách giới tính với
đủ số lợng tinh trùng tối thiểu cho mỗi liều phối nhân tạo bằng phơng pháp âm đạo
trực tràng ( vaginal- tract insemination). Đặc biệt nhất là cho đến khi kỹ thuật phân tách
tinh trùng giới tính bằng dòng tế bào ( Flow cytometric sorting system) đợc cải tiến và
việc đông lạnh sâu bảo quản tinh trùng bằng nitơ lỏng ( - 196
0C
) thành công đã giúp
cho công nghệ phân tách giới tính vật nuôi ( chủ yếu ở loài bò) có sản phẩm đa ra thị
trờng. Hơn nữa với sự tiến bộ và hỗ trợ của các ngành khoa học khác nh sinh lý sinh

hóa, công nghệ tế bào, máy tính điện tử, thiết bị dụng cụ thì công nghệ phân tách tinh
trùng giới tính vật nuôi càng phát triển mạnh hơn.
Trong những năm 1980, một khám phá vĩ đại về công nghệ giới tính ( Sexing
Technology) vật nuôi đã đợc các nhà nghiên cứu thuộc Bộ nông nghiệp mỹ ( USDA=
United States Department of Agriculture ) ở Livermore, California và Beltsville,
Maryland, USA thực hiện thành công. Và sau đó, trong những năm 1990, họ tiếp tục
tiến hành một loạt các công trình nghiên cứu về gới tính vật nuôi nhằm tối u hóa Công
nghệ phân tách tinh trùng giới tính vật nuôi. Nhng cho mãi đến năm 2003, sản phẩm
tinh giới tính ( sexed semen = Tinh dịch tách biệt giới tính) của Cônng ty Sexing
Technology mới đợc thị trờng hóa trên đất Mỹ và hiện nay Công ty Sexing
Technology đã cung cấp kỹ thật, nhân viên kỹ thuật lành nghề và sản phẩm tinh giới
tính đi nhiều nơi trên thế giới.
Năm 2007, Công ty Sexing Technology đã mua lại Công ty XY Inc, đây là một
bớc tiến mới tạo điều kiện để đẩy mạnh tiến bộ kỹ thuật công nghệ phân tách tinh

8
trùng giới tính và mở ra thị trờng rộng lớn bằng việc thiết lập các chi nhánh và đại diện
ở nhiều nơi, không những chỉ ở nớc Mỹ mà còn nhiều nớc trên thế giới.
Năm 2004, hình thành Công ty Sexing Technology ở Navasota, Texas, USA
Năm 2005, hình thành chi nhánh Lagoa, Holland Genetics, Brazil
Năm 2006, hình thành chi nhánh Select Sires, Marysville, Ohio, USA


hình thành chi nhánh ABS, De Forest, Wiscónin, USA

Năm 2007, hình thành chi nhánh Holland Genetics- Deventer, Netherlands
hình thành chi nhánh CRI, Genex, Ithaca, New York, USA


hình thành chi nhánh Alta Genetics, Canich, Alberta, Canada

Năm 2008, hình thành ST TWG (Trans World Genetics), Fond Du Lac,
Wisconsin, USA
hình thành Accelerated Genetics, Westhy, Wisconsin, USA
Năm 2009, hình thành CRI, Genex, Shawano, Wisconsin, USA
hình thành Umotest, Rqulans, France

hình thành Semen Italy, Bibbiano, Italy
hình thành Sexing Technologies, Hamilton, New Zealand
Năm 2010, hình thành Sexing Technologies, Fullerton, Nebraska, USA
hình thành Sexing Technologies, South Charleston, Ohio, USA
Năm 2011, hình thành Sexing Technologies, Camperdowm, Victoria, Australia
hình thành Sexing Technologies, Laceyville, Pennsylvania, USA
hình thành Sexing Technologies, incoln University, Pennsylvania, USA
b) Các công trình nghiên cứu chính về khoa học và công nghệ giới tính vật nuôi trên thế
giới.
-Validation of sperm sexing in the cattle ( Bos taurus ) by dual colour fluorescence in
situ hybridization- Habermann, F.A. Winter -Journal of animal breeding and Genetics,
Volume 122, April, 2005, Blackwell Publishing.
-Microbix-sperm sexing technology- Sequent Biotechnologyies Company- Canada,
2005

9
- Integration of sperm sexing technology into the ART toolbox Graaf, B.M. Eriksson,
L. Gillan Centre for advanced technologies in animal genetics and reproduction,
University of Sydney, Australia. 2006.
-The Beltsville sperm sexing technology: High speed sperm sorting gives improved
sperm output for in vitro fertilization and AI- Lawrence A. Johnnson, Glenn R. Welch-
USDA . USA, 2008
- New method offers improved sex sorting for livestock- Lawrence A. Johnson
Agricultural research service Germplasm and gamete physiology laboratory, 124,

Baltimore, Beltsville,USA, 1998-2009.
- Fluorescence in situ hybridization in diluted and flow cytometrically sorted boar
spermatozoa using specific DNA direct probes labelled by nick translation- Parrilla,
JM.Vazquez- WWW. Animal genomics databases .
- Microsort sexing technology- Sperm sexing technology
- Reduction of oxidative stress in bovine spermatozoa during cytometric sorting
Klinc P, Rath D Institute for animal Breeding, Mariensee, Neuustadt, Germany.
- Method for sex determination of mammalian offspring - United States Patent
6153373.
-Sex preselection by flow cytometric separation of X and Y chromosome-bearing sperm
based on DNA difference- La Johnnson.
-Microsort Technplogy- Group Fairfax, Microsort Company of Virgina.USA
-Ovasort technology - Ian Brewis lecturer at Cardiff University, Ovasort Company,
- Emlab Genetics ( HeiferPlus and BullPlus) , USA.
2.1.2. Những kết quả đạt đợc về khoa học và công nghệ giới tính vật nuôi trên thế
giới
a) Về lý luận và cở khoa học
Thực tế mà nói, Công nghệ giới tính vật nuôi cũng bắt đầu từ cơ sở khoa học và
công nghệ của nhiều ngành khoa học khác, đặc biệt là khoa học sinh lý sinh sản gia
súc, thụ tinh nhân tạo, cấy truyền hợp tử v.v.

10
Cơ sở khoa học hình thành con đực và con cái ở gia súc là dựa trên học thuyết nhiễm
sắc thể giới tính ở tế bào sinh sản: Con đực luôn sản sinh ra một số lợng giao tử rất
lớn, mỗi khi giao cấu trong đó số lợng giao tử mang nhiềm sắc thể Y và giao tử mang
nhiễm sắc thể X là nh nhau ( 50% và 50%). Trong lúc đó, con cái sinh ra trứng chỉ
mang nhiềm sắc thể X (Graaf, Eriksson ). Khi thụ tinh, nếu giao tử X thụ tinh với trứng
thì tạo ra hợp tử XX ( sinh ra con cái ) và nếu giao tử Y thụ tinh với trứng thì tạo ra hợp
tử XY ( sinh ra con đực ). Khi phối giống, dù là tự nhiên hay nhân tạo, điều kiện để cho
hai loại giao tử này thụ tinh với trứng là nh nhau, nên xác suất sinh ra con đực hay con

cái là nh nhau. Dựa trên cơ chế này, các nhà khoa học đã nghĩ ra cách điều khiển cơ
hội nh thế nào đó để giao tử X hoặc Y thụ tinh đợc với trứng nhằm tạo ra giới tính
mong muốn. Cũng nên nói rõ thêm rằng so với các tế bào khác, giao tử ( hay còn gọi
tinh trùng) là một tế bào khá đặc biệt: nó có đầy đủ bộ phận ( đầu, cổ , thân, đuôi ) nh
một cơ thể sống hoàn chỉnh và tự di động theo hớng tiến thẳng để tiếp cận với trứng và
làm chức năng thụ tinh, chúng rất dễ bị hại, làm giảm hoặc bị triệt tiêu khả năng thụ
tinh khi bị tác động lý hóa sinh (Nguyễn Tấn Anh).
Để đạt mục đích trên, con ngời đã can thiệp vào việc sinh đẻ ra toàn bê cái hoặc toàn
bê đực, nhng bất cứ phơng pháp nào cũng đều phải dựa trên nguyên tắc chung là tạo
cơ hội cho loại tinh trùng này, hạn chế hoặc triệt tiêu tinh trùng kia bằng cách lợi dụng
những đặc tính riêng biệt hay sự khác nhau giữa chúng. Bất kỳ phơng pháp nào cũng
đều phải bảo đảm 4 yêu cầu (Lawrence A. Johnnson): 1) Có khả năng lợng hoá và
phân biệt đợc sự khác nhau giữa tinh trùng X và tinh trùng Y; 2) Dựa vào sự khác nhau
này, tách chúng ra 2 nhóm riêng hoặc hạn chế khả năng thụ tinh của tinh trùng này và
tăng cờng khả năng thụ tinh của tinh trùng kia; 3) không làm hại đến khả năng thụ tinh
của ít nhất là một loại tinh trùng; 4) Xác định đợc độ thuần khiết của mỗi loại tinh
trùng ở mỗi nhóm.
Sinh sản là chức năng trời phú của muôn loài sinh vật sống để duy trì nòi giống.
Trong chăn nuôi, con ngời đã biết lợi dụng chức năng này và bằng những phơng pháp
kỹ thuật can thiệp vào chức năng sinh sản để phát huy hoặc tăng cờng khả năng sinh
sản của vật nuôi, không những đẻ nhiều mà đẻ ra con tốt hơn và đẻ con theo giới tính

11
mong muốn. Các biện pháp đó đợc gọi là công nghệ sinh sản nh truyền giống nhân
tạo, cấy truyền hợp tử, kích thích rụng nhiều trứng, nhân bản và hiện nay là công
nghệ tạo giới tính vật nuôi. Tuy lĩnh vực còn mới, nhng thế giới đã đạt đợc những
thành tựu quan trọng trong lĩnh vực công nghệ giới tính vật nuôi. Công nghệ tạo giới
tính vật nuôi bao gồm các bớc:1) Xác định sự khác nhau giữa tinh trùng mang nhiễm
sắc thể X và nhiễm sắc thể Y; 2) Tách chúng ra 2 nhóm riêng biệt; 3) Phối giống cho
con cái những tinh trùng đã đợc tách giới tính theo ý muốn; 4) Xác định khả năng

sinh trởng và phát dục của thế hệ sinh ra từ tinh trùng đã phân tách giới tính. Tuy
nhiên cũng còn những vấn đề hạn chế mà khoa học cần phải tiếp tục giải quyết.
Các công trình nghiên cứu trên thế giới đã xác định đợc các đặc điểm khác nhau
giữa 2 loại tinh trùng và tìm đợc giải pháp kỹ thuật công nghệ tơng ứng để phân tách
chúng, chẳng hạn nh:
-Sự khác nhau về khối lợng giữa tinh trùng X và tinh trùng Y tìm ra phơng pháp li
tâm để tách chúng. Phơng pháp này khá phức tạp vì sự khác nhau này rất nhỏ bé nên
cần máy li tâm khá tinh vi và chính xác, mặt khác làm hại cơ học đến tinh trùng nên ít
đợc sử dụng.
- Sự khác nhau về lợng AND là cơ sở để tìm ra phơng pháp phân tách tinh trùng giới
tính bằng dòng tế bào và điện di ( Flow cytometric sexing sorter ). Các thiết bị của
Beltsville và Microsort là dựa vào nguyên lý này. Phơng pháp này tách tinh trùng khá
thuần khiết tới 90%, nhng tốc độ chậm ( 20 x 10
6
tinh trùng/giờ), làm phí phạm tinh
trùng đến 65%, gây hại cơ học tinh trùng và thờng tỷ lệ thụ thai còn thấp, thứ nữa các
thiết bị này thuộc loại rất đắt tiền và độc quyền. Các nớc chậm phát triển cha có điều
kiện sử dụng loại thiết bị này.
- Sự khác nhau về tốc độ di chuyển là cơ sở để các phơng pháp lọc nổi, sử dụng thời
gian phối giống nhng cha thể áp dụng trong sản xuất
- Sự khác nhau về tính chất của màng tế bào tinh trùng do mỗi loại tinh trùng có các
phân tử protein đặc hiệu là cơ sở cho phơng pháp dùng kháng nguyên đặc hiệu bám
vào tinh trùng khi lọc hoặc hạn chế tốc độ di chuyển nh phơng pháp Ovasort.

12
Phơng pháp này cũng đã có chế phẩm điều khiển giới tính tinh trùng và có thành công
trong sản xuất.
- Sự khác nhau về khả năng tồn tại ( sống, hoạt động và thụ tinh đợc ) theo độ pH
là cơ sở cho phơng pháp dùng độ pH thích hợp đối với từng loại tinh trùng. Phơng
pháp này đơn giản hơn vì chỉ cần pha chế các chế phẩm có độ pH khác nhau thích hợp

với từng loại tinh trùng trớc khi phối giống.
Sự sản sinh ra tế bào sinh sản ở vật nuôi
Việc phát hiện ra tế bào sinh sản ( tế bào trứng và tế bào tinh trùng) là một phát kiến
để sau này các nhà khoa học nghiên cứu và nắm bắt đợc cấu tạo, vi cấu trúc, thành
phần hoá học, đặc điểm, tính chất, khả năng vận động của tế bào sinh sản. Đây là cơ sở
khoa học để các nhà khoa học sinh sản nói chung và các nhà khoa học phân tách tinh
trùng giới tính nói riêng nghiên cứu tìm hiểu để đa ra các phơng pháp tách các tinh
trùng giới tính nhằm tiên định giới tính và tạo đợc giới tính mong muốn ở vật nuôi sau
này. Có thể nói nghiên cứu tìm hiểu về các tế bào giới tính vật nuôi là những công trình
khoa học bớc đầu cho Công nghệ phân tách giới tính vật nuôi.
Sự hình thành tinh trùng
Tế bào tinh trùng là một thành phần quan trọng, hơn thế nữa, không chỉ tham gia hình
thành nên một cơ thể mới mà còn tham gia có tính quyết định hình thành giới tính của
cơ thể đó. Nên khi nghiên cứu về giới động vật nói chung hoặc vật nuôi nói riêng, các
nhà nghiên cứu thờng phải tìm hiểu kỹ về sự hình thành của tinh trùng, đặc điểm, tính
chất cũng nh vai trò của chúng.
Sự hình thành tinh trùng là một quá trình liên tục trong ống sinh tinh từ khi con đực
bắt đầu thành thục về tính đến khi con đực trở thành già yêú hoặc chết đi. Các tế bào
mầm nguyên thuỷ phát riển thành tinh nguyên bào ( spermatogonia) rồi biệt hóa thành
tinh trùng. Các tế bào sertoli có nhiệm vụ cung cấp chất dinh dỡng cho tế bào tinh
trùng. Quá trình hình thành tinh trùng có thể chia làm 3giai đoạn chính nh:
1. Sản sinh tinh trùng (spermatocytogenesis );
2. Biệt hoá ( tạo hình ) tinh trùng (spermiogenesis);
3. Thành thục tinh trùng (Maturation of spermatozoa)

13
Các quá trình này đợc minh họa bằng sơ đồ sau:


Sơ đồ1: Quá trình sản sinh tinh trùng

- Giai đoạn sản sinh tinh trùng (spermatocytogenesis ): Tế bào mầm biến hoá thành
tinh nguyên bào A1, rồi tinh nguyên bầo A1 chia thành 2 tinh nguyên bào A2, một
trong 2 tinh nguyên bào A2 bị tiêu huỷ ngay sau đó, tinh nguyên bào A2 còn lại sẽ phân
bào nguyên nhiễm thành các tinh nguyên bào trung gian, sau đó chúng tạo thành tế bào
tinh bào sơ cấp và nhanh chóng phân bào giảm nhiễm thành các tế bào tinh bào thứ cấp
có n nhiễm sắc thể. Mỗi tinh bào thứ cấp chia thành 2 tinh tử, nh vậy một tinh nguyên
bào tạo thành 64 tinh tử trong thời gian 32-45 ngày ở loài trâu và loài bò.


14

Hỡnh 1: S bit hoỏ ca tinh tinh t thnh tinh trựng
- Giai đoạn biệt hoá tinh trùng (spermiogenesis): Là giai đoạn tinh tử biến đổi hình thái
trở thành tinh trùng đặc trng cho từng loài động vật. Một tinh tử sẽ biến đổi hình thái
thành 1 tinh trùng và chúng thờng chụm xung quanh tế bào sertoli, sau đó chúng tách
ra, di chuyển tự do trong ống sinh tinh và di chuyển đến xoang dịch hoàn, cuối cùng
đến dịch hoàn phụ và lu trú ở đó trong một thời gian nhất định để tiếp tục giai đoạn
tiếp.
-Giai đoạn thành thục tinh trùng (Maturation of spermatozoa): Ngay sau khi hình
thành, tinh trùng cha có khả năng hoạt động, càng cha có năng lực vận động di
chuyển tiến thẳng hoặc nhiều tinh trùng còn có giọt bào tơng bám ở thân hoặc đuôi.
Chỉ sau khi tinh trùng đi qua ống dịch hoàn phụ do sự co bóp của thành ống dịch hoàn
phụ và súc hút của ống dẫn tinh, giọt bào tơng mất dần đi, khả năng vận động tiến
thẳng, năng lực thụ tinh mới đợc hình thành. Năng lực này còn giữ đợc khoảng 30
ngày tại đuôi của dịch hoàn phụ ở trâu bò.
Sự hình thành trứng
Cũng nh tế bào tinh trùng, tế bào trứng cũng là thành phần quan trọng hình thành
một cơ thể mới, tuy nó không tham gia quyết định hình thành giới tính của cơ thể đó,
nhng là một phần nửa của cơ thể mới đó, là môi trờng để quá trình thụ tinh tạo hợp tử
rồi phôi thai sau này đợc xảy ra. Việc nghiên cứu quá trình hình thành tế bào trứng,

15
cấu tạo, đặc điểm, chức năng của tế bào trứng cũng đã đợc nghiên cứu và tìm hiểu kỹ
càng.
Quá trình hình thành tế bào trứng bao gồm 2 giai đoạn hoặc còn gọi là 2 kỳ: Kỳ sản
sinh ra tế bào trứng và kỳ trởng thành của tế bào trứng, hai quá trình này đều xảy ra ở
miền vỏ của buồng trứng.
Các loài động vật có vú khi sinh ra có khoảng 400 000 tế bào mầm nguyên thuỷ,
nhng về sau chỉ khoảng 400 tế bào mầm này phát triển thành trứng hoàn chỉnh và có
khả năng thụ tinh.
Tại miền vỏ của buồng trứng hiện diện nhiều nang trứng với các giai đoạn phát triển
khác nhau, trong mỗi nang trứng này có một mầm tế bào trứng. Khi con cái thành thục,
một hoặc vài nang trứng bắt đầu phát triển và mầm trứng trong đó phát triển theo cùng
với sự phát triển của nang trứng. Quá trình phát triển này xảy ra một cách tuần tự theo
các giai đoạn sau ( Prof. Ofelia Cagan; Prof. Victor A. Tomasto. Marcani).
- Nang mầm (Primordial follicle )
- Nang sơ cấp ( Primary follicle )
- Nang thứ cấp ( Secundary follicle )
- Nang chín hoặc nang Graaff ( Graaff follicle)
Quá trình hình thành trứng (ovogenesis) xảy ra bên trong mỗi nang trứng, ngay trong
giai đoạn bào thai ở trong bụng mẹ. Đầu tiên là tế bào mầm phân chia nguyên nhiễm
(mitosis) tạo ra các mầm tế bào trứng (ovogonias), các tế bào này lớn lên tạo thành các
tế bào trứng sơ cấp ( ovocitos). Các tế bào trứng sơ cấp này lu giữ nguyên trạng thái,
không hoạt động chuyển hóa gì cho đến khi con cái bắt đầu thành thục về tính.

16

S 2: Quỏ trỡnh hỡnh thnh t bo trng
Khi con cái đã thành thục về tính, các tế bào trứng sơ cấp bắt đầu hoạt động trở lại
bằng cách phân chia giảm nhiễm thành các tế bào có n nhiễm sắc thể đồng thời giải

phóng ra các tế bào corpusculos mà sẽ bị tiêu biến đi rất nhanh ( mỗi tế bào trứng sơ
cấp khi phân chia giảm nhiễm sẽ cho một tế bào trứng thứ cấp và 1 tế bào corpusculo).
Tế bào trứng thứ cấp này lại phân chia nguyên nhiễm 1 lần nữa để tạo thành tế bào
trứng hoàn chỉnh và 1 tế bào corpusculo sẽ bị tiêu biến. Tế bào trứng lu lại trong nang
trứng và sẽ đợc giải phóng ra khi nang trứng vỡ với chu kỳ khoảng 19-24 ngày ở bò
cái.



17



Sơ đồ 3: Quá trình hình thành giao tử ở vật nuôi. Nguồn: Website

Đặc điểm của tế bào sinh sản
-Cấu tạo và đặc điểm của tinh trùng bò đực
Tinh trùng nói chung và tinh trùng bò nói riêng là một tế bào, nên chúng có chung
cấu tạo của một tế bào động vật có vú. Từ ngoài vào trong, các thành phần chính lần
lợt nh màng tế bào, nguyên sinh chất và các cơ quan của tế bào, rồi đến nhân tế bào
trong đó có chứa mầm nhân nơi mang các nhiễm sắc thể X hoặc Y. Điều đặc biệt hơn
các tế bào khác là tinh trùng có hình dạng nh con nòng nọc, chiều dài 68- 74 àm. Các

18
nhà phối giống nhân tạo thờng phân chia cấu trúc tế bào tinh trùng làm 4 phần: Đầu,
cổ, thân, đuôi.


Hỡnh 2: Cu to t bo tinh trựng
-Đầu tinh trùng: Đầu của tế bào tinh trùng bò đực dẹt có hình ô van dài 8,0-9,2 àm,

rộng 3,3-4,6 àm, chứa nhân của tế bào nơi có DNA (deoxyribonucleic axit), vật chất di
truyền các đặc điểm của con bố. Bao lấy phần chỏm đầu là thể đỉnh (acrosome) chứa
men hyaluronidase có chức năng công phá các phần ngoài của tế bào trứng để mở
đờng cho nhân tinh trùng vào dung hợp với nhân của trứng.
- Cổ tinh trùng: Là phần rất ngắn, cắm vào hởm đáy của đầu tinh trùng, chứa 2 trung tử:
trung tử gần nhân và trung tử xa nhân, là nơi bắt nguồn bó trục sợi của phần thân và
đuôi tinh trùng.
- Thân tinh trùng: Là phần tiếp theo cổ tinh trùng, nằm giữa cổ và vòng Jensen có chiều
dài 14,8 àm, đờng kính 0,7-1,0 àm. Lõi của thân tinh trùng cùng với toàn bộ chiều dài
của đuôi tạo nên bó trục sợi gồm 9 đôi sợi vi ống ngoài xếp đồng tâm xung quanh 2 vi
ống đơn trung tâm, phía ngoài 9 đôi vi ống ngoài đợc bao quanh bằng 9 sợi chắc ( gọi

19
là sợi a Osmi) tạo thành một bó trục sợi. Bó trục sợi của thân tế bào tinh trùng đợc
bao bên ngoài bằng những ty thể xếp theo hình xoắn ốc ( gọi là lò so ty thể) quanh bó
trục sợi phía trong. Đoạn giữa chứa nhiều photpholipid, lexitin và plasmalogen là nguồn
dự trữ năng lợng nên lò so ty thể đợc xem nh là kho năng lợng cần thiết cho sự
hoạt động của tinh trùng.
-Đuôi tinh trùng: Là đọan cuối còn lại của tế bào tinh trùng, từ vòng Jensen cho đến
chót đuôi, có chiều dài 45,0-50,0 àm, đờng kính 0,3-0,7 àm. Gồm 2 phần là đoạn đuôi
chính và đoạn chót đuôi. Đoạn đuôi chính chỉ có bó trục ở giữa và những sợi a Osmi
bao bên ngoài. Bên dới vỏ bọc có 2 gờ hình trụ nổi lên để phân biệt mặt lng và mặt
bụng của tinh trùng. Vỏ bọc duy trì sự ổn định giữa các yếu tố co rút của đuôi. ở đoạn
chính của đuôi, các sợi a Osmi và 9 đôi sợi vi ống ngoài bị tiêu biến trớc khi đến
đoạn chót đuôi. Chót đuôi là phần tận cùng của đuôi, nó chỉ gồm 2 sợi trung tâm đợc
bao bọc bằng màng tế bào. Vi cấu trúc của tế bào tinh trùng bò đợc thể hiện chi tiết
hình sau.


20

Hỡnh 3: Vi cấu trúc tế bào tinh trùng
Nếu phân đoạn tế bào tinh trùng theo chức năng thì có thể phân tinh trùng thành 2
phần chính:
+Phần đầu: Phần lu giữ yếu tố di truyền và các men liên quan đến năng lực thụ tinh
+Phần đuôi: Là phần từ cổ đến chót đuôi, là phần chứa năng lợng và cơ quan vận động
giúp cho tinh trùng có thể vận động đợc trong một môi trờng chất lỏng nh tinh
thanh hay môi trờng nhân tạo hay trong chất lỏng niêm dịch của đờng sinh dục con
cái.
+Hoạt động của tinh trùng: Tinh trùng chỉ hoạt động và di chuyển ( bơi) đợc trong môi
trờng chất lỏng thích hợp nh tinh thanh hay môi trờng nhân tạo hay trong chất lỏng

21
niêm dịch của đờng sinh dục con cái. Tinh trùng có thể di chuyển tiến thẳng nhờ cấu
trúc đặc biệt của đuôi và nguồn năng lợng từ lò so ty thể. Theo giả thiết trợt vi
ống của Afzelius ( 1960) bọc ty thể cung cấp năng lợng dới dạng ATP (
Adenozintriphosphat) do các tay Dynein của cặp vi ống ( Satir-1974). Các tay Dynein
thực chất là những phân tử của Adenozintriphosphatase có khả năng phân huỷ ATP giải
phóng năng lợng để chuyển động đuôi tinh trùng ( Gibbons-1975).
Mỗi cặp vi ống ngoài là có 2 dãy tay Dynein ( ngoài và trong) chĩa về phía cặp vi ống
kề bên. Khi kích thích bởi ATP, các tay này hoạt động nh một cá líp và đi dọc theo
cặp kề bên, làm cho cặp này trợt lên trên cặp khác.
Việc gá lắp cầu nối hình tia giữa các cặp vi ống ngoài với vi ống trung tâm cỡng lại
hiện tợng trợt vừa nêu trên làm cho đuôi uốn lợn, do các cặp vi ống ngoài trợt liên
tục nên sự uốn lợn hình thành và đợc lan truyền tạo nên sự chuyển động đặc trng
của đuôi tinh trùng. Đó là sự chuyển động tiến thẳng bằng cách đầu và đuôi tinh trùng
uốn lợn hình làn sóng nhờ nguồn năng lợng từ ty thể và cấu trúc đặc trng của đuôi (
Salisbury và Vandermark- 1960).

22


Hỡnh 4: Cơ chế hoạt động của tay Dynein bó trục ở tinh trùng
Việc xác định sức hoạt động của quần thể tinh trùng trong tinh dịch là bằng cách quan
sát trực tiếp hoạt động của quần thể tinh trùng một cách chủ quan bằng kính hiển vi
quang học nên cần đợc huấn luyện kỹ và có kinh nghiệm.
Sức hoạt của quần thể tinh trùng ( gọi là A=Activity) thờng đợc xếp theo thang 0-
100%. Nó thể hiện số lợng tơng đối của các tinh trùng sống và hoạt động tiến thẳng,
tức là số lợng tinh trùng có khả năng thực hiện chức năng thụ tinh. Nếu A phối hợp với
lợng xuất tinh V(ml) và mật độ tinh trùng C ( x10
6
/ml) sẽ có tổng số tinh trùng hoạt
động có khả năng thụ tinh (VAC) trong lần xuất tinh đó. Trong thụ tinh nhân tạo, chỉ
lần xuất tinh nào có A70% mới đủ tiêu chuẩn đa vào đông lạnh bảo quản để phối
giống nhân tạo cho bò cái (TCVN).
Mật độ tinh trùng: Mật độ tinh trùng là số lợng tinh trùng có trong 1 ml tinh dịch tơi
mới đợc lấy ra khỏi dịch hoàn của con đực, đơn vị tính là triệu tinh trùng/ml

23
( x10
6
/ml) ( Lubos Holý-1970) và đợc ký hiệu là C ( concentration). ở bò đực, mật tinh
trùng thờng trong khoảng từ 200 x10
6
đến 3 200 x10
6
/ml. Bình quân trong khoảng
1000 x10

6
đến1500 x10
6
/ml ( ABS-1991). Trong thụ tinh nhân tạo, chỉ lợng xuất tinh
nào có C 600 x10
6
/ml mới đợc sử dụng cho phối giống nhân tạo ( Salisbury-1970).
Mật độ tinh trùng đợc xác định bằng phơng pháp quan sát sóng quần thể tinh trùng
trên phiến kính qua kính hiển vi, phơng pháp này không chính xác và đòi hỏi ngời
xác định phải đợc huấn luyện kỹ và có kinh nghiệm. Hoặc đếm trên buồng hồng bạch
cầu nh xác định số lợng hồng cầu trong 1 ml máu ở ngành y tế. Hiện nay, hiện đại
hơn, C đợc xác định bằng máy so màu quang điện dựa trên nguyên tắc: Tinh dịch có
mật độ tinh trùng khác nhau sẽ tạo nên các mức độ mờ đục khác nhau, làm cho độ ánh
sáng đến tế bào quang học khác nhau và chuyển thành dòng điện tích làm lệch kim điện
kế, nhờ chơng trình cài đặt sẵn, máy hiện số cho biết mật độ tinh trùng tơng ứng. Mật
độ tinh trrùng có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, xác định đợc C trên một lần lấy tinh,
phân loại lợng tinh dịch đó, quyết định loại bỏ hay sử dụng để phối giống nhân tạo và
khi kết hợp với V và A sẽ cho biết số liều có thể thu đợc của lần lấy tinh đó.
Tinh trùng là một tế bào sống, có đầy đủ các cơ quan nh một cơ thể sống nh đầu, cổ
thân, đuôi và đặc biệt khác với các tế bào khác là có khả năng vận động, ngay cả khi ở
ngoài cơ thể để làm chức năng thụ tinh với trứng. Khi tinh trùng hoạt động sẽ tiêu hao
năng lợng dự trữ trong bản thân, nếu vì lý do nào đó ( nhiệt độ cao chẳng hạn) tinh
trùng hoạt động với cờng độ cao, di chuyển nhanh thì tiêu hao nhiều năng lợng, năng
lợng dự trữ chóng suy cạn và tinh trùng chóng chết. Ngợc lại, nếu vì lý do nào đó
(nhiệt độ thấp chẳng hạn) thì tinh trùng hoạt động kém, di chuyển chậm, năng lợng dự
trữ tiêu hao ít và chậm, tinh trùng sẽ sống đợc lâu hơn. Đặc biệt, nếu ở nhiệt độ siêu
thấp, tinh trùng ngừng hoạt đông một cách tuyệt đối, năng lợng không bị tiêu hao, cấu
trúc, hình thái đợc bảo toàn, thì tinh trùng có thể sống tiềm sinh với thời gian khá dài;
phơng pháp phóng xạ Carbon dự doán tinh trùng có thể tiềm sinh đến hàng nghìn năm.
Trong trờng hợp này, khi đ

ợc làm ấm lên ( gọi là giải đông) tinh trùng sẽ hoạt động
trở lại, nếu gặp trứng trong điều kiện thích hợp thì vẫn thụ tinh với trứng đợc.
Sự khác nhau giữa tinh trùng mang nhiễm sắc thể Y và X:

24

Nội dung Tinh trùng Y Tinh trùng X
Thể tích Bé hơn To hơn
Khối lợng Nhẹ hơn Nặng hơn
Điện tích Điện tích dơng (+) Điện tích âm (-)
Khối lợng nhiễm sắc thể ít hơn Nhiều hơn
Tốc độ di chuyến Nhanh hơn Chậm hơn
Hấp phụ chất huỳnh quang ít hơn Nhiều hơn
Khả năng chịu pH Kiềm Toan
Thời gian còn khả năng thụ
tinh
Ngắn hơn Dài hơn
Tỷ trọng 1,0713 1,1705

-Cấu tạo và đặc điểm của tế bào trứng
Tế bào trứng có dạng hình cầu, kích thớc 0,1mm ( bằng khoảng nửa hạt muối), to
hơn nhiều so với tế bào tinh trùng. Trong có chứa nhiều chất dinh dỡng là nguồn năng
lợng dự trữ cho phôi sau này. Trong trứng có chứa nhân. Trong nhân chứa nhiễm sắc
thể, mỗi trứng mang một nửa số lợng nhiễm sắc thể của loài, nhiễm sắc thể của trứng
luôn là X ( còn gọi là nhiễm sắc thể cái).