受精是指雌雄配子融合形成一个两倍体合子胚胎的过程，是有性生殖生物个体发育的起点。一般来说，受精过程主要包括这几个步骤:精卵识别并进入卵母细胞、卵母细胞的激活以及雌雄原核的形成和融合。然而由于人工显微受精技术的出现，受精过程中大部分环节都可以通过人工的手段来实现。因此我们更加关注于如何使精子能在受精过程中形成雄原核并支持胚胎的后续发育，这个领域主要涉及到卵细胞对精子核的重塑作用和精子本身的受精能力两方面。而我们的工作也围绕这两个方面进行展开。　　第一部分小鼠雄性配子核可被两细胞卵裂球重塑。　　众所周知，在正常的受精过程中成熟的卵母细胞能重塑雄配子染色质并且改变其很多表观方面的修饰。但是除了卵母细胞以外，早期胚胎的卵裂球是否具有这种重塑能力一直是未知数。因此，我们试图想了解是否两细胞的胚胎卵裂球能够像正常卵母细胞受精那样重塑小鼠的成熟精子和球形精子。　　我们通过分别将Actin-EGFP转基因小鼠的成熟精子和球形精子注射到单倍体两细胞胚胎的一个卵裂球中，观察雄性配子核在卵裂球中的变化以及注射后卵裂球的发育情况。实验结果显示，成熟精子核只能在两细胞处于有丝分裂期(M期)时才发生去凝集，并且在这个细胞周期中无法被完全重塑成有功能的原核参与胚胎后续发育。即使增加精子核与M期卵裂球胞质共同孵育的时间或者两细胞电融合以提高重塑因子的量，也只能形成部分细胞有绿色荧光的囊胚。而同样情况下一部分球形精子核早在两细胞M期之前就能发生明显膨胀，形成雄原核并与卵裂球核发生融合，参与胚胎的发育。说明，两细胞卵裂球的胞质和核中均存在着重塑因子，前者足以启动球形精子的重塑，而后者是重塑成熟精子过程中所必须的。最后，将球形精子同时注入两个卵裂球后，获得了所有细胞都表达绿色荧光蛋白的囊胚。而从这些囊胚中分离建立的胚胎干细胞，在注入四倍体囊胚后能够发育成所有细胞来自胚胎干细胞的小鼠，说明所获得的干细胞与正常受精囊胚所建系的干细胞在多能性方面没有差异。　　这些结果表明，两细胞卵裂球能够重塑雄性配子，为进一步研究卵裂球胞质和核内存在哪些因子参与了重塑雄性配子过程提供了新的线索。　　第二部分小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞的建立和“受精”能力的研究。　　在体外分化获得有功能的精子是众多科学家孜孜以求的奋斗目标，目前的研究表明，在培养皿中获得的精子并不能完全取代体内产生的精子一样具有功能。我们的第一部分工作和已有的工作表明球形精子也能使卵母细胞“受精”并支持胚胎发育，提示精子的特化结构对于受精后胚胎的发育不是必要条件，细胞本身的倍性和正确的表观修饰(特别是基因印迹)可能更为重要。最近两个不同的实验室分别从小鼠孤雌囊胚中获得了单倍体胚胎干细胞，因此我们设想如果在体外能获得孤雄单倍体细胞系，同时又维持着很好的孤雄印迹，那么这种细胞是否能够取代精子，在注入卵母细胞后得到正常个体呢？　　我们首先利用显微操作的技术获得了小鼠孤雄单倍体囊胚，并从这些囊胚中分离建立了五株单倍体胚胎干细胞系，命名为AG-haESCs。这些单倍体胚胎干细胞系具有典型的小鼠胚胎干细胞特征，能分化出生殖细胞和获得两倍体嵌合小鼠。因为精子在其发生过程中会形成雄性印记，这种印记状态是受精后胚胎发育的重要保证，并且在整个发育过程中都一直保持着。所以我们分析了AG-haESCs的雄性印记水平，发现它们保持了一定的雄性印迹。接下来，为了验证这些细胞是否能像精子一样具有“受精”能力，我们将AG-haESCs注入卵母细胞中，结果每株细胞系都能够获得发育健康的小鼠。最后，我们在AG-haESCs中成功地实现了基因打靶操作。我们尝试着利用同源重组的手段，在AG-haESCs中进行Vwce基因的条件性敲除，结果能分离获得打靶成功的细胞株。虽然通过ICAHCI注射的方法仅获得一只出生后不久便死亡的小鼠，但是也足以证明AG-haESCs能够被应用于今后的基因改造工作。　　小鼠孤雄单倍体胚胎干细胞具有使卵母细胞“受精”的能力，并能支持胚胎继续发育，将遗传性状传递到下一代。AG-haESC的成功建立为在体外获得有功能的精子提供了新思路;也为更有效地获得转基因动物提供了新方法;同时为通过辅助生殖手段来纠正父性遗传性疾病并获得健康后代提供了新的手段。