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

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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。传统的家畜育种主要以表型选择为直接目的, 通过具有优良性状的个体进行杂交获得新的品种。近几十年来, 建立在群体遗传学和数量遗传学发展基础之上的育种进入了育种值选种阶段,这种科学、系统的选种方法使家畜育种取得巨大的进展。然而, 基于同种间的杂交育种方法使得品种改良空间十分有限, 生殖隔离制约了远缘杂交的可行性, 使得基因库的选择只能局限在同种动物之间。随着现代生物技术的发展, 家畜育种进入了分子育种时代。人们在分子水平对动物的基因进行操作已成为现实, 转基因技术打破了远缘有性杂交的束缚, 实现了不同物种生物体之间的基因交流, 从而可以最大限度的利用和创造遗传变异, 改良家畜的性状, 创造新的家畜品种。

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*通讯作者：

1 动物转基因技术

动物转基因是利用DNA重组技术, 将目的基因插入到动物的基因组中, 以获得稳定表达目的基因的个体及后代, 或者是使特定基因失活, 抑制其在个体及其后代中表达的一种技术。生产转基因动物的技术步骤为: 目的基因的选择、纯化与克隆, 载体的选择及重组表达载体的构建, 目的基因向原核胚、体细胞或干细胞的高效转移及鉴定, 携带目的基因胚胎的构建、培养发育与鉴定, 转基因胚胎的移植, 转基因动物获得与鉴定。运用适当的转基因方法将携带外源基因的重组表达载体导入动物细胞、配子和胚胎, 从而使目的基因整合到动物基因组中, 是生产转基因动物的关键。目前成功获得了转基因动物的方法主要有以下几种:

1.1 DNA 显微注射法

通过显微操作仪极细的注射针将目的基因注射到动物受精卵的原核, 然后经过胚胎移植到受体动物, 从出生的后代中筛选得到转基因动物。1982年Palmiter等[1]将大鼠的生长激素基因和小鼠的金属硫基因(mMT)启动子融合, 采用显微注射法注入小鼠的受精卵中, 获得“超级小鼠”。该方法是制备转基因动物较常用的方法, 重复性较好。现在的转基因动物研究大都是在Palmiter方法的基础上改进的, 已经生产了转基因兔、绵羊、猪、牛、鱼和鸡等动物。但由该法获得的转基因动物, 其目的基因是单位点、多拷贝地随机整合到基因组, 且整合效率较低, 需要大量的原核期受精卵和代孕母亲, 因此用该法生产转基因大家畜成本昂贵。

1.2 逆转录病毒感染法

将目的基因插入逆转录病毒载体后转染包装细胞, 获得高滴度的、具有感染性的重组病毒颗粒, 然后感染早期胚胎或精原干细胞, 获得转基因后代。1974 年Jaenisch等[2]将SV40 DNA 注入小鼠囊胚腔,发现获得的小鼠体内有SV40 DNA 整合。随后, 该方法成功运用于制备小鼠、大鼠、猪、牛、羊和鸡等转基因动物。该方法操作简单, 目的基因整合效率高, 不受胚胎发育阶段影响, 是目前制备转基因家禽较有效的方法。但逆转录病毒载体所携带的外源基因一般不超过10 kb, 获得的转基因动物多数为嵌合体。虽然该法已成功制备转基因牛、猪和山羊等家畜, 但逆转录病毒的安全性限制了其在转基因家畜育种中的应用。

1.3 胚胎干细胞(Embryo stem cells, ESCs)法

将目的基因转染已建立的ES细胞系, 转基因阳性细胞注入囊胚腔或与桑椹胚聚合, 形成嵌合体转基因动物。但运用此法得到纯合的转基因动物需要从生殖细胞整合有目的基因的嵌合体后代中筛选,周期较长；而且ES细胞系的建立比较困难, 目前几种家畜还没有建立稳定的ES细胞系, 限制了该法在制备转基因家畜的应用。

1.4 精子载体法

将具有受精能力的精子与外源DNA 一起孵育,然后通过体外受精或单精注射, 阳性胚胎移植后获得转基因动物, 另一方面可以将外源基因直接注入睾丸来生产转基因动物。该法操作简便, 成本低廉,