转基因技术及应用

转基因技术在猪的分子育种中的应用

（基因技术及应用）

□谢晓然

摘要随着多种转基因动物问世，转基因技术已成为现代生物技术中一个重要的研究领域，是21世纪生物技术发展的热点之一。综述了我国猪的分子育种现状以及转基因研究方法及其在猪的育种上的应用，以及今后转基因技术在猪的育种方面的发展趋势，为我国以后转基因动物技术的快速发展打下坚实基础。同时指出了转基因动物存在的问题，对传统伦理是一种挑战，对人类的生存有一定的负面作用等。当然，我们不能因为这些缺点的存在就否定转基因技术的研究价值。因为它作为一种新兴的生物技术，配合其他相关的生物技术将具有广阔的应用前景。随着这一技术日趋成熟，许多问题有望逐步得到解决。

关键词转基因技术分子育种

农业是我国13亿人口赖以生存的基础，畜牧业是农业的重要组成部分，发展畜牧业对提高人民生活水平具有重要的战略意义。优良品种是发展畜牧业的基础，有了良种就能够在同样投入的条件下有更大的产出。80年代以来国际上的动物育种已进入分子水平，朝着快速改变动物基因型的方向发展。各种分子生物学技术已大量应用于畜禽遗传育种，为我国进入21世纪的畜牧业提供高产、优质、高效发展奠定了基础。

1 我国猪的分子育种中的现状

我国是世界上地方猪种资源最多的国家，同样是世界上引种最多的国家。但是近二十年来，我国普遍引入国外瘦肉型猪，忽视了商品猪的遗传改良选育。数据显示，当前国内能繁母猪存栏量高达4 500万头，以30％的正常更替速度计算，国内种猪市场产值超过200亿元。而200亿中，高附加值的原种猪大部分由国外引进。

农业部在2009年发布《全国生猪遗传改良计划(2009—2020)》，希望以此改变我国长期以来对国外优良种猪依赖程度高、“引进—退化—再引进—再退化”的现象。提出将通过联合育种、重新组建全国猪育种协作组专家组等方式措施来达成计划所提出的目标。在2016年前选择100家种猪场组建国家生猪核心育种场，形成纯种基础母猪总存栏达10万头的国家生猪核心育种群；2020年前，建设完善400个种公猪站。2015年起，种公猪站饲养的种公猪必须经过性能测定；核心育种群主要性能指标达到：目标体重日龄年保持2％的育种进展，达到100 kg日龄提前2 d；瘦肉率每年提高0.5个百分点，达到68％并保持相对稳定；总产仔数年均提高0.15头；饲料转化率年均提高2％等目标。

2 转基因技术

2.1 转基因的概念

将人工改造的基因导入到生物体基因组中，通过基因的表达引起生物体性状可遗传的改变技术称之为转基因（Transgene technology），该技术通过对基因的操作，在RNA、蛋白质、形态学或生理学等水平观察基因在活体内的活动情况及其表达产物所引起的表型效应。转基因技术包括了外源基因的克隆、表达载体受体细胞，以及转基因途径等，外源基因的人工合成技术、基因调控网络的人工设计发展。

2.2 近年我国转基因猪的研究

1998年，中国农业大学培育的转基因群脂肪减少10％，瘦肉率增加6％～8％。2006年12月22日我国首例成体体细胞“克隆”东北民猪的东北农业大学教授刘忠华带领的课题组，又成功培育出国内首例绿色荧光蛋白“转基因”克隆猪，这是世界上继美国、韩国、日本之后第四例绿色荧光蛋白转基因猪。2008年8月，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所和军事医学科学院生物工程研究所合作同样获得了转有ω-3脂肪酸去饱和酶基因的转基因克隆猪。2008年9月，吉林大学农学部畜牧兽医学院和军事医学科学院第十一所合作，得到了带有抗猪瘟病毒转基因猪的克隆后代，经检测3只克隆猪均带有抗猪瘟病毒基因.2009年生产高比例的抗原特异性人源抗体的转染色体牛的出生，是转基因动物生产药用蛋白的又一个里程碑。

2.3 转基因技术的研究方法

2.3.1 精子介导载体法：

（1）体外授精法：精子介导载体法基因转移是以精子为载体, 在受精时将外源目的基因导入卵母细胞, 制备转基因动物的简单而高效的方法之一。此法效率能达到30％左右，操作方便,不需要昂贵的仪器设备,对操作人员的技术要求也不高，但存在实验结果不稳定，可重复性差等缺点。1989年，意大利学者Lavitrano M等首次将性成熟小鼠的精子放在含有环状和线状pSV2CAT质粒的克隆DNA等缓冲液中培15min后，发现成熟精子能够捕获DNA分子。通过人工授精．得到82头仔猪，经检测获得5只转基因仔猪。新疆畜牧科学院绵羊中心农业部畜牧兽医生物技术重点实验室运用精子载体法得到的145头仔猪中，8头为转基因猪。

（2）胞质内显微注射法：1982年，Palmiter等首次利用显微注射的方法将大鼠的生长激素基因片段导入到小鼠受精卵中，获得了转基因鼠。迄今为止，核显微注射法还是最有效、最实用的动物转基因方法，是转基因猪的研究中最常用的技术方法。在显微镜下将外源基因注入到原核期或经重构发育至原核期的受精卵细胞的胚胎原核中.注射的外源基因与胚胎基因组融合，通过体外培养后移植到受体母畜子宫内发育.这样分娩的动物体内的每一个细胞都含有新的DNA片段。显微注射法优点是外源基因的转移率和整合效率都较高，缺点是效率低一般为l% ～2%、位置效应(外源基因插入位点随机性) 造成表达结果的不稳定性。动物利用率低等。应用此法已经生产出了转基因小鼠及兔、绵羊、猪、牛，鱼和鸡等各种转基因动物。其中猪的转移率和整合效率为0.98％。

2.3.2核移植法转基因：体细胞核移植制备转基因动物，得到转基因动物的总效率高于原核显微注射法，但胎儿的死亡率高。并且可以在核移植前，选择后代的性别(因为供核细胞系的性别易于鉴定)，一旦产生转基因后代，其遗传背景及遗传稳定性一致，不需选配，仅一代就可建立转基因群体，节约时间和费用。1997年，英国罗斯林研究所创造出了第一只体细胞克隆羊多莉(Dolly)，随后又诞生了世界上第一批转基因绵羊波莉(Polly)，这些绵羊还带有人类凝血因子Ⅸ基因，证实了克隆技术生产转基因动物操作上也是完全可行的。

3 转基因技术在猪的分子育种中的应用

转基因动物技术是在20世纪80年代初发展起来的，该技术在改良畜禽生产性状、提高畜禽抗病力及利用畜禽生产非常规畜牧产品等方面显示了广阔的应用，转基因猪生物反应器的技术研究前景还是可观的。猪转基因育种研究已有20多年的历史，虽然各有形成新的畜牧产业。转基因技术真正于动物育种，尚需要时日。

3.1 提高畜禽生产性能