动物克隆中线粒体DNA的命运

动物克隆中线粒体D N A的命运
征月良　(山东省临沂师范学院生物学系　276000)
摘　要　线粒体是真核细胞的一种重要胞器。

在克隆胚胎发育过程中,供体细胞和受体卵母细胞的线粒体D N A存在三种命运:供体线粒体D N A消失,仅存在受体线粒体D N A;供体与受体线粒体D N A共存;受体线粒体D N A消失,被供体线粒体D N A取代。

关键词　动物克隆　胚胎　线粒体
线粒体是动物细胞内负责生产A T P的细胞器,在胚胎发育和组织分化中起重要作用。

在正常受精过程中,精子线粒体被破坏,只有卵母细胞的线粒体遗传给后代,从而维持后代细胞的线粒体同质性。

通过核移植技术,将同种或异种供体细胞与受体去核卵母细胞融合,构建克隆胚胎。

在克隆胚胎的发育过程中,供体和受体细胞的线粒体命运如何,成为克隆研究的一个热点问题。

本文介绍动物克隆中线粒体D N A的组分研究结果。

1　同种动物克隆中线粒体D N A的命运
克隆绵羊“多莉”的诞生引起了全世界瞩目,它有力地证明哺乳动物的分化体细胞具有发育全能性。

E v a n s等采用限制性片段长度多态性技术,对来自成体绵羊乳腺上皮细胞的克隆羊“多莉”和来自胎儿成纤维细胞的9只克隆绵羊的线粒体来源进行分析,发现克隆绵羊中不存在供体细胞的线粒体D N A(m t D N A),绵羊m t D N A全部来自受体卵母细胞[1]。

E v a n s认为,核移植后,在卵母细胞的胞质中存在一种破坏供体细胞线粒体的主动机制。

尽管这些克隆绵羊含有来自供体细胞的核D N A,是真正的细胞核克隆动物,但其细胞质中含有受体卵母细胞的m t D N A,因此这些克隆绵羊实质上是一种嵌合体。

将牛卵裂球与去核卵母细胞融合,克隆胚胎移植后,获得克隆后代。

这些克隆牛含有来自供体卵裂球和受体卵母细胞的m t D N A,且供体m t D N A的数量与核移植时供体卵裂球的发育阶段有关。

在来自早期桑葚
等。

因而,在利用超积累植物进行植物修复方面急需进行以下几方面的工作:①现阶段研究的关键仍然是筛选出超积累污染物的植物,应在自然界,尤其是在被污染了的矿区进行全国范围的超量积累植物资源的调查、收集、筛选种质资源,建立超量积累植物数据库。

②进行超量积累植物生态、生理、生物化学研究,探索生长条件与修复激励,为提高其修复功能积累实验参数。

③利用植物基因工程技术和现代分子生物技术结合到植物修复技术中,加快植物修复的进程培养出生长迅速、生物量大的超积累植物,从而构建出抗性强、吸收少、产量高、品质好的作物品种,以保证日益严重的重金属污染条件下的农业生产顺利进行。

(4)深入研究净化植物中重金属和放射性元素的回收技术,以防止二次污染的发生。

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(2):217～226　
期卵裂球的2头克隆牛中,供体m t D N A占总m t D N A的比例分别是13%和18%;而在来自晚期桑葚期卵裂球的2头克隆牛中,供体m t D N A的比例分别占0.6%和0.4%。

I n o u e等用牛胎儿成纤维细胞、乳腺上皮细胞和成体成纤维细胞分别进行核移植,获得10头克隆牛。

在来自胎儿成纤维细胞的6头克隆牛中,4头出现m t D N A异质性,供体m t D N A占总m t D N A的比例是0.4%～4%,在克隆牛的5种结构,即心、脑、肾脏、肝脏和皮肤中,供体m t D N A的比例分别是1%、3%、3%、4%和4%。

在2头来自乳腺上皮细胞的克隆牛中,1头存在m t D N A异质性,在其血液和皮肤中,供体m t D-N A分别占0.4%和0.5%。

在来自成体成纤维细胞的2头克隆牛中,均出现m t D N A异质性,其中一头牛的皮肤中供体m t D N A的比例是2%,另一头牛的血液中供体m t D N A的比例为0.6%[2]。

因此,在许多克隆牛中,供体和受体m t D N A能共存,导致m t D N A异质性。

在克隆小鼠中,同样发生m t D N A异质性现象。

通过聚合酶链式反应(P C R)技术,发现在25只克隆小鼠中,有24只小鼠的脑、肝脏、肾脏和尾部中同时存在来自供体细胞与受体卵母细胞的m t D N A[3]。

用等位基因特异性P C R技术对克隆小鼠不同结构中供体m t D N A 的含量进行测定,发现供体m t D N A比例与克隆小鼠的器官或组织种类有关,其中肝脏中供体m t D N A的比例最高。

2　异种动物克隆中线粒体D N A的命运
异种克隆是保护珍稀动物的一种方法,对核质关系的研究也具有重要意义。

C h e n等将大熊猫成纤维细胞移入去核兔卵母细胞中,构成大熊猫-兔异种克隆胚胎。

这种胚胎能在体外发育至囊胚。

将克隆胚胎移植进第三种动物———猫的输卵管后,胚胎能着床。

使用大熊猫和兔的m t D N A特异性探针对克隆胚胎进行分析,发现在早期囊胚中,来自大熊猫供体细胞和兔受体卵母细胞的m t D N A能共存。

在胚胎植入后,大熊猫m t D N A仍存在,而兔m t D N A消失,供体线粒体完全替换了受体线粒体[4]。

C h e n等认为,在克隆胚胎发育过程中,大熊猫细胞核和兔卵母细胞的胞质进一步协调,供体细胞核能支持大熊猫线粒体的生物发生,但不支持兔线粒体的生物发生。

Y a n g等将猕猴成纤维细胞与去核兔卵母细胞融合,获得猕猴-兔异种克隆胚胎。

用实时P C R技术对胚胎进行分析,发现在融合后的1-细胞期胚胎中,猕猴和兔m t D N A的拷贝数分别为2.6×104和1.3×106。

从1-细胞期到桑葚期,这两种m t D N A的数量没有显著变化。

在囊胚期时,兔m t D N A增加,而猕猴m t D N A 减少。

猕猴与兔m t D N A的比值从1-细胞期的2%下降到囊胚期的0.011%。

因此,在植入前发育时期,猕猴和兔m t D N A共存于克隆胚胎中,但兔m t D N A数量占优势[5]。

J i a n g等将牛和克隆牛的成纤维细胞分别移入去核兔卵母细胞,形成牛-兔和克隆牛-兔异种克隆胚胎,这两组胚胎的体外发育率相似。

通过实时P C R技术对两组胚胎进行分析,在胚胎发育过程中,牛m t D N A数量减少。

在囊胚期时,牛m t D N A在牛-兔胚胎中急剧减少,而在克隆牛-兔胚胎中轻微减少。

在这两组胚胎中,兔m t D N A在囊胚期时均显著增多,说明受体m t D N A在此期出现复制[6]。

除兔卵母细胞外,牛卵母细胞也可作核移植受体进行异种克隆。

将冷冻保存的人脐带成纤维细胞解冻,进行血清饥饿培养后,移入去核牛卵母细胞中,形成人-牛异种克隆胚胎。

这种胚胎在体外可发育至囊胚阶段。

用P C R技术对胚胎进行分析,发现在16-细胞期前,人和牛m t D N A共存于克隆胚胎中,到桑葚期时,人m t D N A 完全消失,在克隆胚胎中仅含牛m t D N A[7]。

因此,这种胚胎是含人核D N A和牛m t D N A的嵌合体。

综上所述,核移植后,在克隆胚胎发育过程中,线粒体命运包括供体m t D N A消失,供体与受体m t D N A 共存和受体m t D N A消失三种情况。

进一步探索引起供体或受体m t D N A消失的分子机制,研究m t D N A异质性对克隆胚胎发育的影响,对完善核移植理论和改进核移植技术具有重要意义。

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