初生母牛的卵巢中，約含有十至三十萬(wàn)個(gè)卵母細(xì)胞，隨著成長(zhǎng)過(guò)程，卵巢逐漸增大，重量亦隨之增加。卵母細(xì)胞的來(lái)源可以經(jīng)由屠宰場(chǎng)取得的卵巢，采集卵巢上未成熟的卵母細(xì)胞，經(jīng)體外培養(yǎng)使其成熟，或應(yīng)用超音波掃描以觀察濾泡發(fā)育狀態(tài)，自活體吸取卵母細(xì)胞。
胚的體外生產(chǎn)系統(tǒng)包含：卵的體外成熟、體外受精及胚的體外培養(yǎng)等三大部分。早期研究體外受精技術(shù)甚為困難，一九九○年時(shí)，美國(guó)及加拿大經(jīng)由體外受精生產(chǎn)的小牛，總數(shù)不超過(guò)一百頭。
活體取卵是近十年來(lái)新發(fā)展的技術(shù)，經(jīng)過(guò)不斷地改善，已經(jīng)有商業(yè)化的儀器與設(shè)備供應(yīng)。這些設(shè)備需要超音波儀，并配備固定功率的探頭，以及真空幫浦和采卵針。從超音波儀看到小濾泡時(shí)，立即將采卵針刺進(jìn)小濾泡，負(fù)壓作用即將濾泡液和卵母細(xì)胞吸入離心管內(nèi)。母牛每周以采集兩次所得的卵母細(xì)胞品質(zhì)較好，數(shù)量也較多。平均每次約可收集到10個(gè)卵母細(xì)胞。
當(dāng)牛只發(fā)育成長(zhǎng)，排卵前卵子重新進(jìn)行減數(shù)分裂，使核增大。濾泡成熟的過(guò)程，需經(jīng)過(guò)初級(jí)、次級(jí)、三級(jí)的發(fā)育階段，最后始成為成熟濾泡，當(dāng)卵子由成熟的濾泡排出時(shí)稱為排卵。
在濾泡成熟的后期，卵母細(xì)胞也逐漸成熟，細(xì)胞核亦進(jìn)行減數(shù)分裂，達(dá)到第一次減數(shù)分裂中期的階段，稱為初級(jí)卵母細(xì)胞。初級(jí)卵母細(xì)胞再經(jīng)一次減數(shù)分裂，即分裂為次級(jí)卵母細(xì)胞以及一個(gè)稱為第一極體的較小細(xì)胞，此時(shí)達(dá)到第二次減數(shù)分裂中期。細(xì)胞分裂的過(guò)程中，當(dāng)有第一極體排出時(shí)，即顯示核已達(dá)到成熟，可以準(zhǔn)備受精，這是重要的標(biāo)記，利用立體顯微鏡即可觀察到。發(fā)育成熟的次級(jí)卵母細(xì)胞，經(jīng)排卵并被受精后，再繼續(xù)完成其減數(shù)分裂，直到排出第二極管后才會(huì)進(jìn)行一般細(xì)胞的有絲分裂，發(fā)育成為早期胚。
從屠宰場(chǎng)取得的卵母細(xì)胞，必須經(jīng)過(guò)體外成熟階段才能進(jìn)行受精。體外成熟的培養(yǎng)液一般采用組織培養(yǎng)液如TCM199，另外再添加胎牛血清，它有促進(jìn)卵子體外成熟及確保較佳的卵裂效果。
發(fā)生受精作用之前必先經(jīng)過(guò)獲能，這是一個(gè)非常復(fù)雜的生理變化過(guò)程。在體內(nèi)受精情形下，必須先在雌性生殖道中，經(jīng)過(guò)數(shù)小時(shí)的獲能準(zhǔn)備才有受精的能力；在這段期間中，發(fā)生的生理生化改變，包括去除表面附著的抗原物質(zhì)，以及進(jìn)行頭帽反應(yīng)，尤其是在頭帽內(nèi)至少要有四種酵素的激活和釋放。欲穿過(guò)卵子的透明帶，必須要靠這些酵素來(lái)溶解卵丘細(xì)胞團(tuán)及透明帶。
體外受精即是將已經(jīng)完成獲能的和成熟的卵母細(xì)胞，共同置于受精用溶液中，然后將之靜置于二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48小時(shí)。
受精完成并卵裂為二至四細(xì)胞的受精卵稱為胚。經(jīng)體外受精后的早期胚，在繼續(xù)卵裂發(fā)育的過(guò)程中，會(huì)發(fā)生發(fā)育阻滯現(xiàn)象。不同的動(dòng)物出現(xiàn)細(xì)胞發(fā)育阻滯的時(shí)期不同，牛羊?yàn)榘酥潦?xì)胞期，豬為四細(xì)胞期，小鼠為二細(xì)胞期。因此如何克服牛的細(xì)胞發(fā)育阻滯現(xiàn)象，確保其發(fā)育能越過(guò)十六細(xì)胞期，是早期研究的重點(diǎn)。最早是利用兔子的輸卵管，將受精完成并卵裂的牛胚，移入已結(jié)扎的兔子輸卵管中，移植后第五天，再?gòu)耐米拥妮斅压芑厥找寻l(fā)育至桑椹期或囊胚期的胚，再進(jìn)行胚移置到受胚牛。
目前用來(lái)克服早期胚在體外發(fā)生發(fā)育阻滯的方法，是采用細(xì)胞共培養(yǎng)系統(tǒng)。將胚與卵丘細(xì)胞、輸卵管上皮細(xì)胞或子宮上皮細(xì)胞等體細(xì)胞共同培養(yǎng)，即可克服發(fā)育阻滯現(xiàn)象，使胚能繼續(xù)發(fā)育，直到成為桑椹期或囊胚期，再做移置。
當(dāng)母牛的生理周期與胚發(fā)育階段不一致時(shí)，移入的胚不能順利發(fā)育，而導(dǎo)致懷孕失敗，因此必須利用內(nèi)泌素對(duì)牛只進(jìn)行處理，來(lái)調(diào)整母牛的發(fā)情周期使之同期化。其目的在使母牛于預(yù)定的時(shí)間集中發(fā)情，以便實(shí)施有計(jì)畫的胚移置工作，提高受胎率。
同期發(fā)情處理應(yīng)用的內(nèi)分泌素有多種選擇，常用的是前列腺素；其功能是當(dāng)卵巢有黃體存在時(shí)，經(jīng)注射前列腺素后即被消解，于是在二至三天內(nèi)又能誘發(fā)一個(gè)新的發(fā)情周期，因此能掌控排卵時(shí)間及胚移置的最佳進(jìn)行時(shí)機(jī)。
當(dāng)新鮮胚移置時(shí)，供胚牛與受胚牛的卵巢和子宮生理狀態(tài)亦必須一致，才有利于未來(lái)胚的持續(xù)發(fā)育及著床。胚在發(fā)育早期和子宮組織間尚未建立密切的關(guān)系，此一階段的發(fā)育，基本上是依靠本身儲(chǔ)存的養(yǎng)分，所以沖洗子宮后取得的胚，較易存活，一旦放回與供胚牛相似的受胚牛的子宮環(huán)境中，移置的胚即能繼續(xù)發(fā)育。
供胚牛與受胚牛的發(fā)情同期化程度，差異不得超過(guò)六小時(shí)，否則會(huì)降低受胎率；也就是說(shuō)，供胚牛在發(fā)情、配種后七至八天取胚，受胚牛也應(yīng)在相同時(shí)間接受移置。
在大型哺乳動(dòng)物采用非手術(shù)法移置技術(shù)，此技術(shù)從一九七六年以后即廣泛應(yīng)用于牛。牛胚移置的器材與人工授精相似，僅有口徑較小與長(zhǎng)度較長(zhǎng)的差異而已。移置前，將胚放入胚管并且裝入移置器；移置時(shí)，自生殖道插入移置器直到子宮頸外口，另一手則深入直腸找到子宮頸，緩緩配合將移置器送入子宮角內(nèi)，并在預(yù)定的位置將胚注入。
