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第41 讲 胚胎工程（知识清单）
学习导航站
知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1 胚胎工程的理论基础★★★☆☆
考点2 胚胎工程技术及其应用★★☆☆☆
陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（2 大陷阱规避）
素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
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考点1 胚胎工程的理论基础★★★☆☆
1.胚胎工程概念
指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内
生产后代，以满足人类的各种需求。
2.胚胎工程技术
包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
3.体内受精
（1）哺乳动物受精场所：雌性动物的输卵管内。
（2）受精前的准备阶段
①准备阶段1——精子获能：刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须在雌性动物的生殖道发生相应的
生理变化后，才能获得受精能力。
②准备阶段2——卵子的准备：动物排出的卵子成熟度不同，有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等；有
的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等。卵子要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ
期
时，才具备与精子受精的
能力。
（3）受精阶段
过程
主要变化
精子穿越卵细胞
膜外的结构
获能后的精子与卵子相遇时，首先它释放出多种酶，以溶解卵细胞膜外的一些结构，
同时借助自身的运动接触卵细胞膜
精子入卵
防止多精入卵的第一道屏障：精子的细胞膜与卵细胞膜融合，卵细胞膜外的透明带会
迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带。防止多精入卵的第二道屏障：精子
入卵后，卵细胞膜也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内
形成雄、雌原核
精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂并形成一个新的核膜，形成雄原核；同时卵
子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核
受精卵形成
雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的
合子就是受精卵
【教材拾遗】（选择性必修3P56 相关信息）使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获
能；将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有
效成分有肝素、Ca2＋载体等。
特别提醒
1.精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量；排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵
巢中排出。
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2.卵子的减数分裂Ⅱ、受精作用和受精卵的早期细胞分裂都是在雌性动物的输卵管中进行的。
3.卵子减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的。
4.受精的标志≠受精完成的标志
受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体，或观察到雌、雄原核的形成。受精完成的标志是
雌、雄原核的融合。
4.胚胎早期发育
（1）场所：输卵管。
（2）过程：早期发育的胚胎包括以下几个阶段：受精卵→①桑葚胚→②囊胚。
（3）卵裂期的特点
①细胞分裂方式：有丝分裂，发生在透明带内。
②有机物：有机物总量不断减少，但有机物种类增加。
③细胞体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小。
④细胞中DNA 含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA 含量增多，但每个细胞中核DNA 含量保持
相对稳定。
（4）桑葚胚：由卵裂产生的子细胞形成的致密细胞团，形似桑葚。
（5）囊胚：细胞逐渐分化，结构如图所示。
①内细胞团——其细胞具有全能性，将来发育成胎儿的各种组织。
②滋养层——沿透明带内壁扩展和排列的细胞，将来发育成胎膜和胎盘。
③囊胚腔——胚胎内部含有液体的腔。
（6）原肠胚：形成外胚层、中胚层、内胚层三个胚层，这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。
特别提醒
1.桑葚胚的细胞和囊胚期内细胞团的细胞都具有全能性。
2.卵裂时胚胎中有机物的含量不断减少，但有机物的种类增加；胚胎总DNA 含量增多，但每个细胞中核
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DNA 含量保持稳定。
3.卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律
（1）有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而胚胎一直呼吸消耗，有机物总量减
少。
（2）细胞数目和体积：胚胎总体积并不增加，但细胞数目增多，每个细胞体积减小。
（3）细胞中DNA 含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA 含量增多，但每个细胞中核DNA 含量保
持相对稳定。
5.孵化
（1）概念：囊胚进一步扩大，透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。
（2）意义：如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
考点2 胚胎工程技术及其应用★★★☆☆
1.体外受精
（1）试管动物含义：通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个
体。
（2）体外受精过程
①主要包括：卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。采集到的卵母细胞和精子，要分别在体外进行
成熟培养和获能处理。
②哺乳动物体外受精过程
1）采集到的卵母细胞和精子，要分别在体外进行成熟培养（即培养至MⅡ期）和获能处理，然后才能用于
体外受精。
2）一般情况下，可以将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间，来促进它
们完成受精。
（3）意义：体外受精技术是提高动物繁殖能力的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。
2.胚胎移植
（1）概念
①定义：指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之
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继续发育为新个体的技术。
②供体：提供胚胎的个体；受体：接受胚胎的个体。
③胚胎来源：体外受精、体内受精、转基因、核移植及其他方式得到的胚胎等。
（2）基本程序
供体、受体的选择和处理→配种或人工授精→胚胎的收集、检查、培养或保存→胚胎的移植→移植后的检
查。
（3）过程（以牛的胚胎移植为例）
优良供体母牛
受体母牛
受体发情
同期发情处理
超数排卵处理
发情配种或人工受精
胚胎移植
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
正常繁殖或两三个月
后进行另一次移植
优良公牛
遗传性状优良，
生产能力强
有健康体质和
正常繁殖能力
（一般用孕激素）
用外源促性腺激素，
诱发卵巢排出比自
然情况下更多的成
熟卵子。
每次处理一头奶牛收
集到的胚胎，经移植
可产生3-4头犊牛，
每年可处理4-5次。
（4）优势
①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
②大大缩短了供体本身的繁殖周期。
③对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代，这使供体的后代数是自然繁殖
的十几倍到几十倍。
（5）地位：胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
（6）实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
特别提醒
1.超数排卵是指应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
2.胚胎移植的生理学基础
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3.体外受精、体内受精形成的胚胎进行胚胎移植属于有性生殖，动物体细胞核移植形成的胚胎进行胚胎移
植属于无性生殖，即判断胚胎移植为何种生殖方式时，关键是看胚胎通过何种方式获得。
3.胚胎分割
（1）概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2 等份、4 等份或8 等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的
技术。
（2）实质：动物的无性繁殖或克隆。
（3）特点：后代遗传性状相同。
（4）主要仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。
（5）操作程序
①选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
②在显微镜下用分割针或分割刀分割，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。
③分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。
（6）意义
①可以促进优良动物品种的繁殖。
②产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。
③在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意
义。
（7）胚胎分割时应注意的问题
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①胚胎选择：选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
②分割要求：在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团
均等分割
。
③做DNA 分析，鉴定性别时，要取滋养层细胞。
④实质：通过无性繁殖或克隆增加后代数量。
特别提醒
1.将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
2.胚胎移植前进行性别鉴定的方法：取滋养层细胞做DNA 分析。
陷阱1 胚胎工程的理论基础的几点易错点
易错表现
正确理解
认为高等动物精子和卵子的发生都是连续的
高等动物中，一般精子的形成是连续的，卵子的形
成是不连续的，其减数分裂Ⅰ是在排卵前后（不同
动物有差异），受精时才继续完成减数分裂Ⅱ
认为原肠胚发生的孵化非常重要，影响到胚胎能否
继续发育
囊胚扩大导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出
来叫作孵化，孵化影响到胚胎能否继续发育，故非
常重要。
陷阱2 胚胎工程技术及其应用的几点易错点
易错表现
正确理解
认为从雄性奶牛中采集到的成熟精子遇到卵子即可
进入卵子内
从雄性奶牛中采集到的成熟精子需要进行获能处理
后，才能进行受精
认为胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚
阶段移植
不同动物胚胎移植的时间不同，一般要培养到桑葚
胚或囊胚阶段而不选择原肠胚进行移植
认为应选用原肠胚做雌雄鉴别
应选择囊胚期的滋养层细胞做性别鉴别
认为鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植
因为利用乳腺生物反应器进行生物制药，所以鉴别
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后的雌性胚胎才可直接做胚胎移植
1.功能性人类羊膜囊体外模型的构建：2025 年5 月15 日发表在《Cell》杂志上的一项研究，研究人员成功
开发出一种全新的、基于人类干细胞的体外三维模型——原肠胚形成后类羊膜囊（PGAs）。该模型不仅在
形态、大小上高度模拟了人类胚胎在约4 周时的胚胎外结构，包括类羊膜囊和类卵黄囊，还能重现它们在
细胞组成、分子特征甚至功能分泌方面的关键特性。PGAs 模型的构建为解析生命早期发育机制提供了新
模型，有助于深入理解胚胎外组织在早期胚胎发育中的作用。
2.人类皮肤细胞育成功能性卵子：2025 年9 月30 日《自然
通讯》发表的一项研究称，美国俄勒冈健康与
・
科学大学研究团队利用人类皮肤细胞育成了可受精的功能性卵子。研究人员将人类皮肤细胞的细胞核移植
到去核的人类卵母细胞中，通过模拟自然减数分裂的机制，促使其中一套染色体被选择性地丢弃，从而获
得染色体数目正常的单倍体卵母细胞。这些卵子在体外与精子结合受精后，约9%的受精卵发育至第6 天的
囊胚阶段。尽管该技术仍存在效率和精确性有待提高等局限，但为治疗不孕症提供了潜在路径。
3.胚胎选育技术的发展：基于高通量测序和生物信息学分析的基因组选择技术，能够对胚胎进行早期遗传
评估，识别与生产性能相关的关键基因位点，提高选育效率。代谢组学筛选技术通过分析胚胎培养液或生
物样本中的小分子代谢物，建立代谢指纹图谱，评估其发育潜能和营养利用效率，结合机器学习算法的代
谢组学模型在牛胚胎分级中准确率达85%。此外，多组学整合分析技术整合基因组、转录组、蛋白质组及
代谢组数据，构建胚胎发育的多维度调控网络，揭示性状形成的分子机制，在家畜中验证显示，多组学整
合预测的胚胎成活率准确度较单一组学提升40%。
4.人工智能在胚胎选择中的应用：AI 系统使用时间延时成像技术监控胚胎发育，通过分析大量数据准确评
估胚胎的质量，帮助选择最有可能成功着床的胚胎。2024 年8 月《NatureMedicine》杂志发表的一项多中
心、随机、双盲临床试验研究显示，机器学习算法在体外受精胚胎选择中，虽然临床妊娠率与标准形态学
评估相比没有提高，但评估过程大大缩短，节省了约90%的评估时间，且避免了人为偏差。
考点预测：
1.胚胎选育技术的智能化升级
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（1）多组学整合分析的深入：进一步整合基因组、转录组、蛋白质组及代谢组等多组学数据，构建更完
善的胚胎发育多维度调控网络，揭示更多性状形成的分子机制，提高胚胎选育的准确性和效率，推动胚胎
选育从“经验选育”向“精准设计”转变。
（2）人工智能与大数据的融合：结合人工智能和大数据分析技术，对胚胎的显微成像数据、代谢组学数
据等进行更高效的分析和处理，建立更精准的胚胎发育预测模型，实现胚胎质量评估和筛选的自动化、智
能化，减少人为误差。
2.胚胎体外培养模型的完善
（1）复杂胚胎模型的构建：继续构建更复杂、更接近体内真实情况的胚胎体外培养模型，如模拟胚胎发
育后期的各种组织和器官的相互作用，为研究胚胎发育过程中的各种生理和病理过程提供更好的平台。
（2）培养条件的优化：深入研究胚胎体外培养过程中的各种影响因素，优化培养基成分、培养环境等，
提高胚胎的体外培养效率和质量，延长胚胎在体外的存活时间，为胚胎工程的各种操作提供更优质的胚胎
材料。
1.（2025·云南·高考真题）孕酮具有促进子宫内膜增生，为受精卵着床做准备的作用。某奶牛场发现一头高
产奶量母牛生产两胎后重复配种均未成功妊娠，该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛。为获得该母牛的
后代，下列说法正确的是（ ）
A.运用体外受精或人工授精技术可提高该牛的妊娠率
B.使用外源促性腺激素处理该牛获得更多卵子进而可获得多枚胚胎
C.体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康受体可提高存活率
D.使用该牛MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植可获得可育后代
【答案】C
【分析】体外受精是指将卵子和精子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。
【详解】A、该母牛孕酮量低于正常母牛，子宫内膜增生可能不足，不利于受精卵着床，即使运用体外受
精或人工授精技术，也难以提高妊娠率，A 错误；
B、使用外源促性腺激素处理该牛，可促使其超数排卵，获得更多卵子，但孕酮量低于正常母牛，受精卵
不能成功着床，不能获得成活胚胎，B 错误；
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C 、该牛可正常排卵但孕酮量低于正常母牛，故可通过体外受精或人工授精后形成受精卵移植到健康的
受体内可提高存活率，C 正确；
D 、使用该牛 MⅡ期卵母细胞的细胞核进行核移植，由于该牛本身孕酮分泌异常等问题，获得的后代也
可能存在发育等方面的问题，不一定可育，D 错误。
故选C。
【考点追溯】
胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。（P62“思考·讨论”）
2.（2025·江苏·高考真题）梅花鹿和马鹿杂交后代生命力强、茸质好，但自然杂交很难完成，人工授精能解
决此难题。胚胎工程技术的应用，可提高繁殖率，增加鹿场经济效益。下列相关叙述合理的是（ ）
A.采集的精液无需固定、稀释，即可用血细胞计数板检测精子密度
B.人工授精时，采集的精液经获能处理后才能输入雌性生殖道
C.超数排卵处理时，常用含促性腺激素的促排卵剂
D.母体子宫对胚胎的免疫耐受性低下是胚胎移植的生理学基础
【答案】C
【分析】体外受精主要操作步骤：（1）卵母细胞的采集和培养:方法一:对小型动物一般用促性腺激素处理，
使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。方法二:对大型动物是
借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，在体外经人工培养成熟后，才能与
获能的精子受精（或从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞）。（2）精子的采集和获能:在体外受精前，要
对精子进行获能处理。采集方法:假阴道法、手握法和电刺激法等。获能方法:培养法和化学法。（3）受精:
获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。。
【详解】A、采集的精子需要经过稀释和固定处理，否则活动精子会影响计数准确性，且血细胞计数板通
常用于已固定的细胞，A 错误；
B、人工授精时，精子在雌性生殖道内自然获能，无需提前体外处理，B 错误；
C、超数排卵通过注射促性腺激素（如FSH 和LH）促进卵泡发育和排卵，C 正确；
D、胚胎移植的生理学基础是母体子宫对胚胎的免疫耐受性高，不会发生免疫排斥，而非耐受低下，D 错误。
故选C。
【考点追溯】
超数排卵是指应用外源促性腺激素,诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。(P62)
3.（2025·陕晋青宁卷·高考真题）科研人员通过对绵羊受精卵进行基因编辑和胚胎移植等操作，获得了羊毛
长度显著长于对照组的优良品系。下列叙述错误的是（ ）
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A.为获取足够的卵子，需对供体绵羊注射促性腺激素进行超数排卵处理
B.为确保受体绵羊与供体绵羊生理状态一致，需进行同期发情处理
C.受精卵发育至桑葚胚阶段，细胞数量和胚胎总体积均增加
D.对照组绵羊的选择需考虑年龄、性别等无关变量的影响
【答案】C
【分析】动物胚胎发育的基本过程：（1）受精场所是母体的输卵管。（2）卵裂期：细胞有丝分裂，细胞
数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。（3）桑葚胚：胚胎细胞数目达到32 个左右时，
胚胎形成致密的细胞团，形似桑葚，是全能细胞。（4）囊胚：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性
仍比较高），聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称
为囊胚腔。（5）原肠胚：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。
【详解】A、促性腺激素可促进供体超数排卵，从而获得更多卵子，A 正确；
B、为确保受体绵羊与供体绵羊生理状态一致，受体与供体需同期发情处理以保证胚胎移植后生理环境同
步，B 正确；
C、桑葚胚阶段的细胞通过卵裂增殖，细胞数量增加，但胚胎总体积不变，或略有减小，C 错误；
D、本实验的自变量是是否对绵羊受精卵进行基因编辑等，其余为无关变量，对照组与实验组的无关变量
（如年龄、性别）需保持一致，以排除干扰，D 正确。
故选C。
【考点追溯】
超数排卵是指应用外源促性腺激素,诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。(P62)
4.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）研究显示，约70%的小鼠体细胞核移植胚胎未能成功发育至囊胚期，且仅
有约2%的胚胎移植到代孕母鼠后可正常发育。下列叙述错误的是（ ）
A.体细胞核进入去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚
B.移植前胚胎发育率低，可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态
C.胚胎移植到代孕母鼠后成活率低，可能是早期胚胎未能及时从滋养层内孵化
D.为提高胚胎成活率，可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植
【答案】C
【分析】动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞
核移植。胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物
体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”。
通过任何一项技术（如转基因、核移植和体外受精等）获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。
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【详解】A、由于M Ⅱ期卵母细胞的细胞更大，便于进行技术操作，细胞质中含有激发细胞核全能性的物
质，因此体细胞核移植到去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚，A 正确；
B、移植前胚胎发育率低，细胞核来自于已分化的体细胞，全能性容易受到影响，因此可能是植入的体细
胞核不能完全恢复分化前的功能状态，B 正确；
C、根据题干，早期胚胎大多都不能发育至囊胚期，必然不是孵化的原因，着床在孵化之后发生，孵化是
胚胎从透明带中伸展出来（不是滋养层），C 错误；
D、胚胎细胞核全能性高于体细胞，因此为提高胚胎成活率，可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植，D 正
确。
故选C。
【考点追溯】
胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。(P62)
5.（2024·北京·高考真题）我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞，形成了类似囊胚的结构（类囊胚），为
研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系（如图）。相关叙述错误的是（ ）
A.实验证实食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能
B.实验过程中使用的培养基含有糖类
C.类囊胚的获得利用了核移植技术
D.可借助胚胎移植技术研究类囊胚的后续发育
【答案】C
【分析】该过程利用胚胎干细胞创造出了类胚胎结构，并在体外培养至原肠胚时期，将类囊胚移植进雄猴
体内后，成功引起了雌猴的早期妊娠反应有可能会产生新生个体，该过程属于无性生殖。
【详解】A、体外诱导食蟹猴胚胎干细胞， 形成了类似囊胚的结构（类囊胚），证实了食蟹猴胚胎干细胞
具有分化潜能，A 正确；
B、实验过程中使用的培养基需含有糖类，糖类可为细胞培养提供能源物质，B 正确；
C、类囊胚的获得利用了动物细胞培养技术，并没有进行核移植，C 错误；
D、可借助胚胎移植技术将类囊胚移植到相应的雌性受体中继续胚胎发育，从而可以用来研究类囊胚的后
续发育，D 正确。
故选C。
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胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内,使之
继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚胎的个体叫“受体”。(P61)
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