转基因动物的培育
09转基因动物与生物反应器-HXY78页PPT
转基因动物技术路线
外源目的基因的制备 外源目的基因有效导入生殖细胞或胚胎干细胞
选择获得携有目的基因的细胞 选择合适的体外培养系统和宿主动物
转基因细胞胚胎发育及鉴定 筛选所得的转基因动物品系
哺乳动物生殖生理
哺乳动物受精和妊娠，整乳动物的制备方法
显微注射法 逆转录病毒载体感染 胚胎干细胞介导法 精子载体介导法 YAC介导的基因转移
1 显微注射法
雄性原核
显
受精卵
微
注
射
显微注射
法
操
作
胚胎移植
流
程
后定检测
显微注射法的优点
a、转移率较高、整合效率达30%； b、外源基因长度可达50Kb； c、方法简单，导入过程直观；
缺点
a、设备昂贵、操作复杂； b、随机整合、首尾相连的多拷贝； c、常造成插入位点附近宿主DNA大片
段缺失、重组等突变，出现动物严重 生理缺陷； d、外源基因能否稳定整合要到子一代 中筛选得到。
1987年美国科学家戈登（Gordon）等 人首次在小鼠的奶中生产出一种医用蛋 白──tPA（组织型纤溶酶原激活物）， 展示了用动物乳腺生产高附加值产品的 可能性。利用动物乳腺生产高价值产品 的方式称为乳腺生物反应器。
微生物反应器 植物反应器 动物反应器
(一) 优点 1可以利用发酵工程 技术大规模生产。 2 胞外活性物质制备 容易。 （二）不足 1哺乳动物或人类的 基因往往不能表达。 有些表达了，却没有 活性，需要进一步修 饰。 2真核生物蛋白质翻 译后加工的精确性有 限。 3需要大型发酵设备 和车间。 4细菌发酵常形成不 溶聚合物，使下游加 工成本增加。
疾病模型
基因转移方法
转导的基因
转基因技术在动植物育种中的应用
转基因技术在动植物育种中的应用随着现代科学技术的不断发展，转基因技术成为了动植物育种中的新宠儿。
通过对植物或动物的基因进行改良，让其拥有更好的生长特性、抗病能力、更高的产量等等，从而提高农业生产效益。
本文将探讨转基因技术在动植物育种中的应用。
一、转基因植物的应用转基因技术已被广泛应用于研究和生产中。
在植物育种中，利用转基因技术，可以将一些有益的基因导入到传统作物的基因组中。
这些有益的基因可以来自于其他植物，或者是来自于其他物种。
例如，在小麦的育种中，通过将耐旱、抗虫、抗病等基因导入到小麦中，可以大幅度提高小麦的产量和质量。
同样，在玉米和大豆的育种中，通过导入抗虫和抗草害基因，可以减少化学农药的使用，从而降低成本。
此外，转基因技术还可以使植物适应于不同的环境。
例如，在盐碱地种植玉米，需要导入盐碱逆境相关基因，以提高玉米在贫瘠环境下的生长能力。
此外，在荒漠化地区的沙漠植被修复中，通过将抗盐碱基因导入盐生植物中，可以提高植物的耐荒能力，使其能够在恶劣环境中生长。
二、转基因动物的应用除转基因植物外，转基因技术还被广泛应用于动物的生产中。
这种技术不仅可以提高动物的生长速度和产量，还可以改良动物的肉质、脂肪含量、抗病能力等方面。
例如，在猪的育种中，通过改良生长激素基因，可以让猪的生长速度更快、肉质更优，提高了猪肉的产量和利润。
在牛的育种中，通过改良生长抑素基因，可以让牛的背膘更加丰满，使牛肉更加美味。
此外，转基因技术还可以完善动物的免疫功能。
例如，在毛牛的育种中，通过导入牛源性细胞因子基因，可以增强毛牛的抗病能力，降低治疗成本。
三、转基因技术的争议虽然转基因技术在农业生产中有着广泛的应用，但也引来了不少的质疑和争议。
首先，很多人担心转基因产品会带来健康问题。
营养学家称，转基因食品会导致未知的健康风险，并可能导致过敏反应。
另外，转基因技术也会对环境产生影响。
从基因工程改造和农药消耗量减少等方面看，转基因技术可减少农业温室气体排放量和化学农药使用量。
转基因技术在水产动物中的运用
转基因技术在水产动物中的运用转基因技术是一种通过修改生物体的基因组来实现特定性状改良的生物技术。
近年来，随着科技的进步，转基因技术在农业、食品、医药等领域得到了广泛应用。
其中，转基因水产动物的研发与应用也取得了显著的进展。
本文将探讨转基因技术在水产动物中的运用目的和方法，以及其可能带来的优势与未来发展的前景。
转基因技术在水产动物中的运用旨在提高养殖产量、改善水产品品质、增强抗病性能及优化生长速度等方面。
通过转基因技术，科学家们可以精准地改变水产动物的遗传性状，进而提高其养殖效益和生产效率。
转基因技术在水产动物中的运用方法主要包括基因操作和基因表达两个方面。
基因操作涉及通过人工手段将外源基因导入水产动物体内，以实现对其基因组的改造。
而基因表达则是在转基因后，通过一定的环境或刺激条件，使得外源基因得以在受体细胞中表达出特定的蛋白质。
通过转基因技术，水产动物的养殖产量得到了显著提高。
例如，科学家们将生长激素基因导入三文鱼体内，成功培育出了生长速度较普通三文鱼快30%的转基因三文鱼。
转基因技术也在改善水产品品质方面发挥了重要作用。
例如，通过导入特定的基因，成功降低了水产品中的脂肪和胆固醇含量，使其更符合健康饮食的需求。
与传统养殖方法相比，转基因技术具有明显优势。
转基因技术可以大幅度提高水产动物的产量和生产效率，降低生产成本。
通过转基因技术改良的水产品品质更优，具有较强的市场竞争力。
转基因技术还可以增强水产动物的抗病性能，减少疾病的发生，降低养殖风险。
虽然转基因技术在水产动物中的运用具有显著优势，但我们也需要其可能带来的潜在风险。
例如，转基因水产动物的食品安全问题、对生态环境的潜在影响以及伦理道德方面的争议等。
因此，在推广应用转基因技术的同时，还需要进行全面的风险评估与安全管理，确保其在实现经济效益的同时，遵循科学、安全和可持续发展的原则。
转基因技术在水产动物中的运用具有巨大的发展潜力。
通过不断的研发与实践，我们有信心克服各种挑战，实现转基因技术在水产动物领域的广泛应用，为人类提供更为优质、安全和可持续的的水产品。
转基因动物技术与动物育种
转 基 因动物 技术是 在 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 初 发 展 起 来 的 。从 这 项 技 术 诞 生 的 那 天 起 ，它 就 在 改 良畜 禽 生 产 性 状 、提 高 畜 禽 抗 病 力 以 及 利 用 转 基 因 畜 禽 生 产 非 常 规 畜 牧 产 品 ｔ 人 药 如 用 蛋 白 和 工 业 用 酶 ） 方 面 显 示 了 广 阔 的 应 用 前 景 １ 然 而 ， 等 。 时 至 今 日 ， 基 因 动 物 技 术 应 用 于 动 物 育 种 的 工 作 仍 处 于 实 转 验 研 究 阶 段 ，许 多 关 键 性 的 技 术 问 题 尚 未 得 到 完 善 的 解 决 。 尽 管 如 此 ， 学 家 们 对 转 基 因 动 物 技 术 的应 用 仍 寄 予 厚 望 。 科 随 着 基 因 工 程 技 术 的 不 断 发 展 ，转 基 因 动 物 技 术 将 会 不 断 得 到完善 ， 而在 未来 的动 物育 种 中发挥 出巨 大的作 用 。 从
关 键 词 ： 基 因 动 物 技 术 ； 物 育 种 ； 景 转 动 前 中 图分 类 号 ： ７ ９ Ｑ ８ 文献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ３ ｌ ２ ０ ）３—０ ０ ０ １０ —１ ４ （０ ２ ０ ０ ６— ２ 因 猪 亦 伴 有 雌 性 不 育 、 胃溃 疡 和关 节 肿 胀 等 副 反 应 。 Ｄ ｍａ ａ ｋ 等 （９ ６ “将 小 鼠 超 高硫 角 蛋 白启 动 子 与 绵 羊 的 类 胰 岛 素 生 １９ ） １
状 、提 高畜禽抗 病 力 以及 生 产人 药用蛋 白等 非常 规畜牧 产品等 方 面均 有 着广阔的应 用前 景 。然 而由于动 物转 基 因的
生物工程育牛
生物工程育牛转基因牛、克隆牛、试管牛、让良种母牛多生小牛、让不同的母牛生出基因型相同的小牛一、转基因牛1.原理：基因重组2.技术：构建基因表达载体→导入卵母细胞→卵母细胞的培养、精子获能→体外受精→得到含目的基因的受精卵→胚胎早期培养→胚胎移植→转基因动物获得卵母细胞→卵母细胞的培养、精子获能→体外受精→受精卵→导入基因表达载体→含目的基因的受精卵→胚胎早期培养→胚胎移植→转基因动物。
3.应用：获得体型巨大的动物,提高动物的生长速度；改善畜产品的品质；动物乳房反应器（从乳汁中提取药物等）二、克隆牛1.原理：动物体细胞核的全能性2.技术：获得卵母细胞→卵母细胞的培养（MⅡ中期、去核）与细胞核融合→重组细胞→胚胎早期培养→胚胎移植→克隆动物3.应用：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁殖，保护濒危物种。
转基因克隆动物作为动物生物反应器，也可用于器官移植。
三、试管牛1.原理：有性生殖2.技术：卵母细胞的采集和培养【体型较小的动物用促性腺激素处理→从输卵管中冲出卵子；体型较大的动物从卵巢中采集卵母细胞→体外培养成熟（MⅡ中期）】→与获能的精子受精→胚胎早期培养→胚胎移植→试管牛3.优良动物的快速繁殖四、让良种母牛多生小牛1.原理：2.技术：对供受体的选择和处理（促性腺激素进行同期发情处理）→用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理→选择优秀公牛进行配种或人工受精→早期胚胎→收集胚胎（冲卵：从子宫中冲出胚胎）→胚胎质量检查→胚胎移植或保存3. 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了繁殖周期。
对供体进行超数排卵处理后，能使供体生产下的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。
供体的职能：产生具有优良遗传特性的胚胎。
受体的职能：妊娠、育仔。
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换，而胚胎本身的遗传特性并不发生改变。
五、让不同的母牛生出基因型相同的小牛1.原理：克隆2.技术：受精卵→胚胎早期培养→囊胚→平均分割内细胞团→早期胚胎培养→胚胎移植3.应用：1.（2002年全国理综）一只羊的卵细胞的核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。
转基因技术在动物育种中的应用前景与风险评估
转基因技术在动物育种中的应用前景与风险评估随着人口的不断增长，粮食需求也在不断扩大。
如何保证粮食的产出量和质量已经成为一个重要问题。
转基因技术作为一种新型的遗传改造技术，也被广泛应用于动物育种领域。
本文将分析转基因技术在动物育种中的应用前景和风险评估。
一、转基因技术在动物育种中的应用前景转基因技术是指将外源基因插入到目标生物的染色体中，以达到改变其性状的目的。
对于肉类、乳制品、蛋类等食品，转基因技术可以让动物更快地成长、更健壮、更耐病，同时提高它们的生产能力和食品质量，满足人们对食品和营养的需求。
在转基因技术的应用中，常用的方法是通过改变动物的基因，使它们具有抵抗疾病、提高生产力以及改善食品质量等的特性。
例如，在猪的基因中插入抗病毒基因，可以预防猪瘟等疾病，从而提高猪的存活率，降低饲料成本。
在牛的基因中插入生长激素基因，可以让牛更快地生长，提高生产力。
在羊、鸡的基因中插入抗菌素基因，可以防止肉类中出现细菌，从而提高食品安全。
二、转基因技术在动物育种中的风险评估尽管转基因技术的应用在促进动物生产力和食品质量方面表现良好，但同样存在许多潜在的风险。
这些风险主要包括以下几个方面：（一）对环境的影响转基因动物的逃逸或释放进入自然环境中，可能会危及到自然环境的生态平衡和生物多样性，甚至对许多动植物造成不可逆转的损失。
（二）食品质量的影响转基因技术的应用可能会对肉类、蛋类等食品的品质和安全性产生影响。
由于转基因动物的基因在其后代中的分布不稳定，可能会产生潜在的不良影响，如对人类健康不利。
（三）对健康的影响转基因动物在实验室中的研究表明，它们可能会对健康产生潜在的负面影响。
例如，在转基因鼠中加入了人类基因后，它们的免疫系统会出现异常，增加疾病的发生率。
三、结论尽管转基因技术在动物育种中具有广泛的应用前景，但是我们必须对其潜在的风险和后果保持警惕。
因此，转基因技术应该在实验室里进行严格的预评估和风险评估，避免尚未得到充分研究和检测的转基因动物进入人类食品链，保证其应用的安全性和可持续性。
转基因育种面临的困难
动物转基因技术和家畜转基因育种面临的问题学院：动物科技学院专业班级：学生姓名：学号：指导老师：时间：动物转基因技术和家畜转基因育种面临的问题（西北农林科技大学动物科技学院，杨凌 712100）摘要:转基因技术可以将外源基因导入家畜基因组，使其获得新的可遗传性状，为培育优良家畜品种提供了革命性途径。
DNA显微注射法和体细胞克隆法是制备转基因家畜最常用的方法。
文章简要阐述动物转基因技术并探讨家畜转基因育种面临的问题和应用前景。
关键词：转基因技术；家畜育种；问题Animal transgenic technology and the problems of transgenic breeding in livestock (Northwest A&F University,Colledge of Animal Science and Technoledge,Yangling,Shaanxi,712100,China )Abstract:Transgenic technology represents a revolutionary way to produce elite livestock breeds, allowing introductionof alien gene into livestock genome.Currently, pronuclear microinjection of DNA and somatic cell nuclear transfer are twopopular methods used to make transgenic farm animals.This review described theAnimal transgenic technology and discussed on the problems and application prospect of transgenic breeding of livestock.Key words:transgenic technology;domestic animal breeding;problems品种改良对提高家畜生产性能有着不可替代的作用, 不断对家畜的品种进行改良一直是育种工作者努力的核心。
多倍体育转基因动物
多倍体动物鉴定
• 1 染色体计数和核型分析
• 2 核仁数目的银染色法鉴定 • 3 细胞核体积鉴定
• 4 DNA含量测定
转基因动物
转基因动物是指在基因组内稳定地
结合外源基因，并且外源基因可以 稳定地遗传给后代的基因子载体法 逆转录病毒感染法 卵细胞显微注射法
• 乳腺生物发生器是将外源基因置于乳腺特异性调 节序列之下，使之在乳腺中发达，然后通过回收 乳汁获得重要价值的生物活性蛋白技术。
转基因动物鉴定
• 1 Southern分析
• 2 聚合酶链式反应技术
基因改良动物
1 快速生产鱼肉质改善
2 增加羊毛产量和性能 3 抗冻品种培育
转基因动物乳腺发生器
• 转基因动物乳腺发生器是只利用转基因活体动物
的某些种能够高效表达外源蛋白的器官或组织来
生产活性蛋白的技术，这些蛋白一般是要用蛋白
或营养保健蛋白。
多倍体动物培育
培育方法 物理方法 化学方法 生物学方法
物理方法
• 1 温度休克法
• 2 静水压发 • 3 机械创伤
• 4 辐射高盐高碱
化学方法
• 1 常用诱导药品：秋水仙素、细胞松弛素、 6-二甲氨基嘌呤、聚乙二醇、咖啡因等 • 2 诱导多倍体需注意处理时间、持续时间和 药物使用浓度 • 3 成功率低、药物有毒会对胚胎存活率长生 影响、还易对生产者产生危害。
多倍体育转基因动物
多倍体育转基因动物
多倍体育转基因动物
多倍体动物
转基因动物
多倍体动物是指细胞中含有超过正常 染色体组数的动物个体。 最先发现动物多倍体现象的是比利时
生物学家凡· 纳登先生，他在观察马蛔
虫的构造时发现，马蛔虫有二倍体和 四倍体的不同亚种；中国的学者也研 究发现了马蛔虫的三倍体亚种。
中国科学家成功培育出首例转基因猕猴_OK
• 研究小组成员牛昱宇介绍，此项课题共耗时3年，目前成 功培育了两只转基因猕猴，该项研究证明了一种适合用转 基因技术进行基因操纵的非人类灵长类模型，对于有关疾 病机制的生物医学研究及基因疗法和再生医学方面治疗方 法的开发极有价值
• 由于非人灵长类在生物学、遗传学和行为学等方面与人类 的高度相似性，使之成为人类疾病理想的、甚至是不可替 代的动物模型，在治疗、药理药效的临床前安全评价至关 重要。转基因动物模型非常适合人类疾病的研究，特别是 那些因遗传缺陷引起的疾病，转基因灵长类动物模型能很 好表达人类疾病的变异基因，这种变异不会在转基因动物 中存在个体差异，并能遗传至下一代。据悉，此项研究已 于10月12日在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上发表
•
遗憾的是，5只亨廷顿转基因猕猴宝宝中，两只出生
不到1天即夭折，一只满月后死亡，一只微恙，健康的只
有一只。
•
这些亨廷顿舞蹈症转基因猕猴，目前是唯一被公开的
人类疾病转基因猴。而季维智选定的下一个攻坚目标是，
培育帕金森综合征转基因猕猴
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• 帕金森综合征与亨廷顿舞蹈症一样，也是神经系统变性疾 病，患者多为中老年，典型症状有动作缓慢，肢体震颤， 身躯渐失柔性变得僵硬。资料显示，全球帕金森患者超过 400万，其中170万在中国，55岁以上人群患病率达1%。很 多名人曾饱受此病困扰，如***、数学家陈景润、美国前 总统里根、拳王阿里等。
家进行调控，科学家心存良知，就不会出现大问题。
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• 传统理论认为，亨廷顿舞蹈症属遗传病，一般在30-50岁发 病。到那时，患者体内会出现“亨廷顿蛋白质”这种有害 物质，并聚集成块，损坏脑细胞，特别是与肌肉控制有关 的脑细胞，使患者动作失调甚至颤搐，并伴随情绪异常、 智力衰退等症状，可能发展成痴呆，死亡。该病在中国的 发病率很低，为万分之0.5-1。眼下，可用药物延缓、控制， 但无法根治。
转基因技术
转基因动物技术是指借助基因工程技术将体外重组的结构基因导入受精卵或早期胚胎，培育出转基因动物（Transgenic Animal）的技术。
整合到动物基因组上的外源结构基因称为转基因。
转基因技术被公认为是遗传学研究中继本世纪初的连锁分析、60年代的体细胞遗传和70年代的基因克隆之后的第四代技术。
本文综述转基因动物近年来的研究进展，着重阐述了转基因动物的方法，并对转基因动物技术存在的问题进行了探讨。
1．显微注射法显微注射法是目前最常用的建立转基因动物的方法之一，其基本过程是利用显微操作系统和显微注射技术将外源基因直接注入实验动物的受精卵原核，使外源基因整合到动物基因组，再通过胚胎移植技术将整合有外源基因的受精卵移植到受体的子宫内继续发育，进而得到转基因动物。
1980年Gordon等用显微注射法获得了2只转基因小鼠；1982年Palmiter等人应用显微注射技术成功地将人的生长激素基因注射到小鼠受精卵的雄原核中，获得了整合并表达生长激素外源基因的小鼠。
其后转基因兔、转基因绵羊、转基因猪、转基因牛及转基因鸡、转基因鱼和转基因山羊亦陆续成功。
一般情况下，通过显微注射技术获得的转基因动物成功率很低，大约在1/1000。
20世纪80年代中后期，动物生物反应器又成为显微注射法建立转基因动物研究的新热点。
这项工作主要在大的家畜（尤其是奶牛和奶山羊）上。
Ebert、Wright等人在1991年得到目的基因高表达的转基因山羊。
Wall等在1991年得到目的基因在乳腺中表达的转基因牛。
Sharma等1994年研究工作则更为惊人，在所得的7 头原代转基因猪中，有一头血液里含有45％的人a－珠蛋白成分，且该头母猪产下的仔猪中，约有42.5%的个体表达有目的基因成分。
表明该基因可以遗传。
显微注射法虽然是目前最经典可靠、应用最广泛的方法,但它的整合率低,只有1%～5%,且成本高;基因只能加入,不能剔除或原位修饰;整合是随机的,由于插入位点的关系,转基因的表达不确定;随机整合可能破坏重要的内源性DNA序列或激活细胞的致癌基因;产生的转基因动物常常是嵌合体,即并非所有细胞都整合有外源基因;以及不能在胚胎早期确定性别等等。
转基因技术与动物育种
转基因技术与动物育种随着科技的不断发展，转基因技术已经成为了现代农业的重要组成部分。
转基因技术是指通过人工手段将外源基因导入到目标生物体内，从而改变其遗传特性的一种技术。
在农业领域，转基因技术已经被广泛应用于植物育种，如转基因玉米、转基因大豆等。
但是，在动物育种领域，转基因技术的应用还相对较少。
本文将探讨转基因技术在动物育种中的应用前景和挑战。
一、转基因技术在动物育种中的应用前景1. 提高动物的生产性能转基因技术可以通过改变动物的遗传特性，从而提高其生产性能。
例如，可以通过导入生长激素基因来提高肉牛的生长速度和肉质品质；通过导入乳腺特异性表达的基因来提高奶牛的产奶量和乳质量；通过导入抗病基因来提高动物的免疫力等。
2. 保护动物的健康转基因技术可以通过导入抗病基因来提高动物的免疫力，从而保护动物的健康。
例如，可以通过导入抗病毒基因来提高猪的抗病能力，从而减少猪瘟等病害的发生；通过导入抗菌素基因来提高鸡的抗菌能力，从而减少鸡的感染率等。
3. 促进动物的遗传改良转基因技术可以通过导入外源基因来改变动物的遗传特性，从而促进动物的遗传改良。
例如，可以通过导入优良基因来提高动物的遗传水平，从而促进动物的遗传改良；通过导入抗病基因来提高动物的免疫力，从而促进动物的遗传改良等。
二、转基因技术在动物育种中的挑战1. 安全性问题转基因技术在动物育种中的应用需要考虑其安全性问题。
例如，转基因动物可能会对环境和人类健康造成潜在的风险，如转基因动物的基因可能会在自然界中传播，从而影响生态平衡；转基因动物可能会对人类健康造成潜在的风险，如转基因动物的肉类可能会对人类健康造成潜在的危害等。
2. 道德伦理问题转基因技术在动物育种中的应用还需要考虑其道德伦理问题。
例如，转基因技术可能会对动物的福利造成潜在的影响，如转基因动物可能会出现不良反应，从而影响其生命质量；转基因技术可能会对动物的自然属性造成潜在的影响，如转基因动物可能会失去其自然属性，从而影响其生态地位等。
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建立转基因动物有哪几种途径
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本文概述：目前虽然没有食用转基因动物，转基因动物在医学上有重要作用。
人们做实验，器官移植都需要转基因动物。
那么建立转基因动物有哪几种途径呢？下面和小编一起了解下吧。
生活中虽然没有食用转基因动物，人们做实验，器官移植都需要转基因动物，转基因动物在医学上有起着重要作用。
那么建立转基因动物有哪几种途径呢?下面和小编一起了解下吧。
建立转基因动物三种常用的转基因方法：
显微注射法是直接将重组DNA分子以微注射的方式导入单细胞卵的原核中，再将它植入假孕母鼠。
大约20%的微注射胚胎能够将外源基因整合到染色体基因上组上;大多数的转基因的动物能够将整合的基因传给后代，建立起转基因鼠系。
逆转录病毒感染法是用高滴度的、携带外源基因的重组逆转录病毒感染发育早期的胚胎，再将感染病毒后的胚胎植入假孕母鼠，以产生转基因的动物。
逆转录病毒的整合并不影响宿主DNA序列的重排，感染的复数容易调整，每个卵大约有10次整合的机会。
病毒染色体还能提供一个TAG分子，加速覆盖部位的迅速克隆。
这些特征使逆转录病毒转基因法用于研究随机突变。
从ES细胞到转基因动物是从哺乳。
转基因技术在动物育种上的应用
转基因技术在动物育种上的应用在动物育种领域，转基因技术一直被视作一种有潜力的工具，可以用于改善动物的生产性能、健康状况、生长速度等方面。
尽管在一些国家，转基因技术的应用在农业领域的发展面临着许多的质疑和争议，但是毫无疑问的是，它在动物育种方面的应用具有广泛的前景与作用。
首先，通过转基因技术可以改善动物的生产性能。
例如，现在市场上比较常见的猪肉产品大多都是在很短的时间内长成的，这就需要猪的肌肉生长速度更快，肉质也更好。
通过基因编辑、基因添加等技术，可以改变动物的基因组，从而达到更快、更高效的生产目的。
比如，许多转基因牛、猪已经被开发出来，使得其肌肉质量、增肌速度、内脏比例等方面都得到了提高，大大地改善了养殖的效益和肉类的质量。
其次，基因编辑技术也可以用于提高动物的免疫力和抗病性。
在动物免疫系统方面的研究得到很大的发展，但却有很多难题无法解决，比如免疫疾病的突变，抗药性的增强等。
转基因技术的应用，提供了另一种针对免疫系统问题的解决方案。
疾病会因为基因的改变而引发，而转基因技术可以瞄准这些基因进行修改或替换，从而改良动物抵御疾病的能力。
该技术的应用也有望通过提高动物的抗逆能力，降低其患病率和死亡率，避免因病害造成动物养殖领域的影响。
最后，基因编辑技术也可以用于改善动物的健康状况和生活条件。
在目前的养殖模式中，动物一般生活在一个封闭的环境中，缺乏光线、新鲜空气和足够的自由度。
这在一定程度上影响了动物的生长发育和健康状况。
通过对基因进行优化和修改，可以提高动物的抗压能力和适应能力，使得其能够更好地适应环境，更好地保持健康和生产力。
总结来看，转基因技术在动物育种领域的应用具有广泛的前景和作用，可以通过改善动物的生产性能、免疫能力和抗病性、生活条件等方面，帮助农民提高养殖效益，提高肉类质量和供应量。
当然，在实际应用中仍存在一些问题和风险，需要在技术、法律、道德等各方面使用谨慎，以确保转基因动物育种技术能够发挥最大的作用和效益。
转基因动物操作方法
转基因动物操作方法
转基因动物的操作方法通常有以下几个步骤：
1.选择目标基因：根据研究目的，选择需要转移的外源基因或分子标记序列。
2.构建载体质粒：将外源基因或分子标记序列插入到适当的载体质粒中，以便在某些宿主细胞中稳定复制和表达。
3.转染宿主细胞：将构建的载体质粒导入宿主细胞内，通常使用电穿孔、微注射、胚胎干细胞等方法。
4.筛选转基因细胞：通过响应选择压力、筛选抗性细胞或特定性状的细胞，筛选出成功转基因的细胞。
5.多代培育和筛选：将转基因细胞分离并培养，再次筛选确认其稳定性和正确性，并进行多代的培育和筛选，直到得到符合要求的转基因细胞。
6.基因型鉴定和表型观察：通过PCR、Southern blot等方法对转基因细胞的基因型进行确认，同时对其生长发育、行为特性等进行观察和评估。
7.繁殖转基因动物并进行研究：将转基因细胞移植到合适的受体中，通过移植和繁殖转基因动物，进行相关科学研究的实验设计和实施。
转基因动物
受精卵中，有分别来自卵子和精子的两个原核，通常来自精子的雄性原核较大，能容纳更多的外源DNA，因 此一般都是向雄性原核注入DNA溶液；另外，要导入的基因DNA还必须先用琼脂糖凝胶电泳法测定其纯度。
胚胎干细胞（ES细胞）是指从囊胚期的内细胞团中分离出来的尚未分化的胚胎细胞，具有发育全能性，能进 行体外培养<；扩增、转化和制作遗传突变型等遗传操作。本法以整合有外源基因的ES细胞作为供体细胞，大致 过程如下：
（5）将注射过的胚胎，经培养后筛选无发育缺损的囊胚，移植到交配第3天的假孕受体动物子宫内，培育出 转基因动物。本法外源基因整合率高，植入囊胚前筛选合适的转化的ES细胞，克服了以前只能在子代选择的缺点， 并能充分利用分子生物学发展起来的各种先进方法，是很有前途的技术。缺点是不易建立ES细胞系。并且由于通 过嵌合体途径，所以实验周期长。
（2）乙型肝炎病毒携带者模型：乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）携带者的肝癌发生率为正常人 的100~200倍，但尚缺乏有效的治疗方法。HBV只感染人或大猩猩，尚未研究出其他适宜的动物模型。通常认为， 对HBV的免疫应答是受基因支配的，其免疫应答不充分者则成为慢性肝炎；肝癌的发生机制并不是单一的，由慢 性肝炎的存在引起的肝细胞坏死和再生之问存在种种的遗传变异并出现癌变。HBV基因组是含有部分单链区的环 状双链DNA分子，两条单链长度不一，长链为负链（3.2kb），短链为正链，约为负链的50%～80%。因此，如果使 l．2HB-BS的DNA成为两端重复的线状DNA用于转导，可实现全基因组的表达。另一方面，当仅要求HBS抗原表达时， 仅需要导入1.2HB-BS基因即可。将添加了l.2HB-BS的HBV DNA导人C57BL/6J小鼠，在肝复制HBV，在血中释放病 毒粒子。基因的表达在胚胎期发生，但对这些病毒抗原表现免疫宽容（钝化状态），不表现任何病理学变化，因 此可作为人HBV携带者的模型。导人基因的小鼠与人一样，临床表现没有任何异常。
转基因动物
转基因动物的检侧
一、染色体及基因水平的检测 (一)基因组DNA的提取 从细胞或组织中提取基因组DNA的方 法很多，常用的有蛋白酶K法。在sDs和蛋 白酶K作用下，剪碎的组织或细胞被消化， 基因组DNA从细胞核中释放出来，经酚、氯 仿抽提和乙醇沉淀后，即可得到纯度较高的 基因组DNA样品。
（二）DNA结构、纯度及溶液对转 基因效率的影晌
I. DNA样品的纯度 用于显微注射的DNA样品必须经过纯化处理， 否则其中的酚、SDS等将会直接影响注射后受 精卵的存活，而颗粒性杂质则会堵塞注射针影 响注射的顺利进行。可在注射前用显微镜检查 颗粒性杂质，另外可将注射后的受精卵培养2 ４－3６h，根据卵的存活和分裂来判断DNA样 品中有无有害物质的污染。
（二）目的基因整合检测 1.分子杂交法 即将基因组DNA样品直接或经适当的酶 切电泳后转移至尼龙膜等固相支持物上， 选择合适的探针标记后与之杂交，从而 检测出样品中是否存在目的基因 序列的分子生物学技术，可分为点杂交 和Southern blot等方法。
一、转基因动物的原理
（一）转基因与转基因动物 转基因动物是指通过实验手段将新的遗传物质 导入其种系细胞(germ cell)的一种生物，这种新 的遗传物质既可以是同种生物的，也可以是异源 动物的，不一定具有遗传学活性，但应该是可遗 传的。被导入的外源ＤNA被称为“转基因 （transgene)。在制备转基因动物时，外源基因 可能只整合入动物的部
受精技术已经相当成熟;动物育种不经过 嵌合体，实验周期短，尤其对于大家畜 的转基因研究具有潜在的重要意义。但 从目前的研究结果来看，该体系和“受 精卵显微注射”途径一样具有目的基因 整合的随机性和无法早期验证遗传修饰 事件等缺点，成功的例子不多，具体机 制还有待进一步的研究。
制备转基因动物的方法
制备转基因动物的方法制备转基因动物的方法有很多，以下是一些常见的方法：1. 显微注射法：这是最早的动物转基因技术，通过显微镜将目的基因注射到受精卵细胞的原核内，使目的基因与胚胎基因组融合。
该方法的优点是可靠性高、重复性好、整合效率高，导入基因片段的大小和类型不受限制，转基因可以稳定遗传。
但缺点是导入基因整合的随机性和不可见性可能导致基因表达不稳定和插入突变。
成功应用该方法的例子包括美国科学家Hammer等在1985年获得的转基因兔、绵羊和猪，以及我国朱作言院士等在1985年成功获得的世界上首例转基因鱼。
2. 精子载体法：将精子与目的DNA进行预培养，使精子具有携带目的基因进入卵子的能力，再让精子与卵子结合，该基因被整合到受精卵的DNA中。
该方法的优点是不需要显微注射操作，不会对胚胎造成损伤，整合率高，成本低，不需要对动物进行胚胎移植手术处理等。
但成功率不高、效果不稳定，有待科研人员进一步探索和改进。
成功应用该方法的例子包括1989年意大利Lavitrano等首次报道利用精子载体法获得转基因鼠，以及1996年意大利Sperandio科研小组报道的采用该方法生产转基因牛和猪。
3. 逆转录病毒感染法：利用逆转录病毒作为载体，将目的基因整合到受体细胞的DNA中。
该方法的优点是效率高、操作简单、成本低，在转基因动物生产中应用广泛。
但缺点是插入突变的可能性大、外源基因表达量不稳定。
4. 胚胎干细胞介导法：将目的基因导入胚胎干细胞，通过将胚胎干细胞注入受体胚胎以生产转基因动物。
该方法的优点是整合效率高、可遗传给后代、可进行种间转基因操作等。
但缺点是技术难度高、操作复杂、胚胎干细胞建系不易等。
5. 细胞核移植法：通过将已转染的外源基因的体细胞核移植到受体细胞的卵母细胞中，以生产转基因动物。
该方法的优点是可获得转基因动物的高纯合子、可进行种间转基因操作等。
但缺点是技术难度高、操作复杂、成功率低等。
这些方法各有其优缺点，在转基因动物生产中有着不同程度的应用。
转基因动物及克隆动物
关于逆转录病毒
1、Retrovirus是只有一条单链RNA的病 毒类的总称。
2、逆转录病毒在逆转录酶（RT）的作用下 可以将本身的单链RNA作为模板进行复 制和遗传信息的传递。
3、逆转录病毒通过病毒中膜糖蛋白和宿主 细胞表面的受体相互作用而进入宿主细胞。
原理
1、逆转录病毒具有高效感染和在宿 主细胞DNA上高度整合的特性。
1980年，Gordon等首次采用受精卵原 核显微注射法，首次将疱疹病毒和SV40 的DNA片段导入小鼠基因组，成功制作 转基因小鼠，开创了转基因动物的新纪 元。
1982年 Palmiter-“超级巨鼠”
华盛顿大学的Palmiter将大鼠 的生长激素基因注射到小鼠受精 卵内, 培育出体型明显大于正常 小鼠的超级鼠, 成果轰动一时。
第二部分 克隆动物
克隆（Clone）
WHO:遗传上同一的机体或细胞系 （株）的无性生殖。
克隆动物（clonal animal）
是指用人工方法得到无性繁殖的在 遗传上与亲本动物完全相同的动物
动物克隆方法
➢一、胚胎分割
➢二、细胞核移植 —— 胚胎细胞核移植 —— 体细胞核移植
一、胚胎分割法
原理
将未着床的早期胚胎经显微手术后，分割为二、四、六若干等份，给每个 受体内植入一部分胚胎而妊娠产仔，这样由一个胚胎可以克隆出多个遗 传性能完全一样的后代个体。
▪ 800余种人为改造小鼠产生
其中开发最成功的是转基因小鼠
HBV转基因动物树鼩
3.基因治疗（gene therapy）
指将外源功能性目的基因导入病人体内，通过调控目的基因表达，抑制、替代 或补偿缺陷基因，从而恢复受累细胞、组织或器官的生理功能，达到疾病治疗 目的的一种方法。
转基因动物的流程
转基因动物的流程
转基因技术已经广泛应用于农业生物的研究与应用中。
将外源基因导入动物体内,使之获得某种新的性状或功能,这就是所谓的“转基因”过程。
一般来说,把外源基因插入动物细胞的流程如下:
1.选择基因载体和基因。
研究者会选择某种外来基因作为插入目标,这个基因能够使动物获得需要的新性质或功能。
同时选择一种载体将此基因包裹和输送进入细胞。
2.基因连接与重组。
利用分子生物学技术,研究者将选定的基因连接到基因载体上,形成重组质粒。
3.转染动物细胞。
利用电穿孔或病毒介导等方法,将重组质粒导入目标动物细胞中。
4.筛选生出转基因细胞。
利用生物学标记技术筛选出转基因成功的细胞株。
5.生成转基因动物个体。
从转基因细胞中恢复整个动物个体,经过进一步鉴定确定插入基因已成为其遗传物质的一部分。
6.产出转基因动物后代。
经过繁殖,转基因动物能正常繁殖下去,形成稳定表达外源基因的个体群。
以上大致描述了转基因技术将外源基因成功导入动物体内的主要步骤。
实际操作过程往往需要重复多个实验,才能得到期望的转基因动
物结果。
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（关键）
②检测目的基因是否转录出了mRNA ③检测目的基因是否翻译成蛋白质
•（2）常用的技术：
•①DNA分子杂交技术－－DNA与DNA杂交
•②分子杂交技术－－DNA与RNA杂交 •③蛋白质分子（抗原－抗体）间的杂交
课堂巩固
2、利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。 下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（ D ） A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
转基因试管牛的培育过程
从甲雌牛 卵巢中获 得卵细胞
体外 A 受精
从乙雄牛 精巢中获 得精子
含人血白蛋白基 因的重组DNA
显微
囊胚
原肠胚
D 胚胎 C 胚胎 移植 体外 培养1、2、3为胚胎发育时期；ABCD为生物操作技术 注：
转基 因牛 “滔 滔”
大家来找茬
体外受精
从卵巢中获得 卵母细胞
思考：2 1、在构建含人血白蛋白基因的重组 DNA的过程中是否只有用同一种限制性核酸 的过程中需要借助哪些工具酶？ 内切酶切割的黏性末端才能连接？
G G A T C C C C T A G G
G A T C C T A G
限制酶Ⅰ切割
G G A T C C G
限制酶Ⅱ切割
G A T C
C T A G
转基因试管牛的培育过程
从甲雌牛 卵巢中获 得卵细胞 从乙雄牛 精巢中获 得精子
含人血白蛋白基 因的重组DNA
B
A
受精卵
C
卵裂
1
D
2
3
转基 因牛 “滔 滔”
注：1、2、3为胚胎发育时期；ABCD为生物操作技术
转基因试管牛的培育过程
从甲雌牛 卵巢中获 得卵细胞 从乙雄牛 精巢中获 得精子
含人血白蛋白基 因的重组DNA
青海省玉树县2010年4月14日晨发生两次地震，最高震级7.1级，地震震中位于县 城附近。截至4月20日17时，玉树地震遇难人数为2064人，失踪175人，受伤12135人 ，其中重伤1434人。为表达全国各族人民对青海玉树地震遇难同胞的深切哀悼，2010 年4月20日国务院决定，2010年4月21日举行全国哀悼活动，全国和驻外使领馆下半旗 志哀，停止公共娱乐活动。
C C T A G
动 手 试 一 试
形成相同且互补的黏性末端
G G A T C DNA连接酶 C C T A G
课堂巩固
1、基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒， 便于重组和筛选。已知限制酶I的识别序列和切点是 一G↓GATCC一，限制酶II的识别序列和切点是一↓GATC一。 根据图示,判断下列操作正确的是（ A ） A．质粒用限制酶I切割，目的基因用限制酶II切割 B．质粒用限制酶II切割，目的基因用限制酶I切割 C．目的基因和质粒均用限制酶I切割 D．目的基因和质粒均用限制酶II切割
含人血白蛋白基 因的重组DNA
显微 注射
如果想要快速繁殖转 基因牛，还可以辅以 其他什么技术？
受精卵
胚胎 体外 培养
卵裂
桑椹胚
胚胎 移植
囊胚
原肠胚
转基 因牛 “滔 滔”
思考：如何检测转基因试管牛是否含有人血白蛋白 基因和人血白蛋白基因是否表达？
基因表达的途径 （ 1）内容：
转录 翻译
DNA mRNA 蛋白质 ①检测转基因生物的染色体 DNA上是否含有目的基因
人血白蛋白是从健康人的血液中提取的，可直接静脉注 我国人血清白蛋白每年临床需要110-120吨，目前血浆 射到病人体内，主要用于失血创伤、烧伤引起的休克，脑水 供应不足，市场缺口高达 60吨至80吨。我国每年临床和疫苗 肿及损伤引起的颅压升高，肝硬化及肾病引起的水肿或腹水， 辅料需要 150—170吨人血白蛋白，完全从血浆中提取，相当 癌症术后恢复等方面的治疗，是临床急救的一种特殊药品。 于要 2亿人年均献血100毫升。 因其主要用于危重病人及大手术患者的术后康复，素有“救 命药”之称。
B
A
受精卵
C
卵裂
桑椹胚
D
囊胚
原肠胚
转基 因牛 “滔 滔”
注：1、2、3为胚胎发育时期；ABCD为生物操作技术
想一想
获取目的基因的方法有哪些？
①人工化学方法合成目的基因，或用聚合酶链式反 应(PCR)技术扩增目的基因 （目的基因的序列已知） ②从基因中获取目的基因 （目的基因的序列未知）
资料：
卵母细 胞培养
试管
胚胎体外培养
胚胎移植
受体母牛
供体母牛
新鲜或解冻 的精液
……同期发情……
雌性激素 促性腺激素
获能 无需任 何处理 处理
供体公牛
超数排卵 配种 早期胚胎 受精卵
未配种配种 胚胎移植
受精卵
妊娠检查
分娩（胚胎移 植的犊牛）
转基因试管牛的培育过程
从甲雌牛 卵巢中获 得卵细胞
体外 受精
从乙雄牛 精巢中获 得精子
含人血白蛋白基因的重组DNA： 曾溢滔教授的课题组构建了含人血 清白蛋白（hALB）基因的cDNA全序 列、内含子1以及山羊β-酪蛋白基 因启动子和5′端上游调控序列在内 的乳腺表达载体pcDNA3.1-CALBm
思考：1、在构建含人血白蛋白基因的重组 DNA的过程中需要借助哪些工具酶？
大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开（水解 DNA分子骨架的磷酸二酯键）。
5‘ 3‘
3‘
5‘
• 什么叫黏性末端？
当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切 开时，被限制酶切开的DNA两条单链的切 口，带有几个伸出的核苷酸的单链，他们 之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末 端。
限制性核 酸内切酶
氢键
磷酸二酯键
DNA连接酶 DNA聚合酶
解旋酶
资料：
含人血白蛋白基因的重组DNA： 曾溢滔教授等人构建了含人血清白 蛋白（hALB）基因的cDNA全序列、 内含子1以及山羊β-酪蛋白基因启 动子和5′端上游调控序列在内的乳 腺表达载体pcDNA3.1-CALBm
1999年2月，上海遗传研究所宣布转基因试管牛“滔 滔”诞生，其体内被检测到带有人的血清白蛋白基因，这项 成果被评为当年“中国十大科技进展”之一。
中国工程院院士、课题组 负责人曾溢滔教授 (左)
我国首例转基因试管牛“滔滔”。
转基因试管牛的培育过程
据曾溢滔教授介 绍：将人血清白蛋白 （hALB）基因通过显 微注射将其导入经过 体外受精（IVF）的奶 牛受精卵中，体外培 养到桑椹胚后期，将 整合胚移植于受体母 牛，足月分娩产下1头 含有人血清白蛋白基 因整合的转基因试管 牛“滔滔”。