转基因动物技术及其在动物育种中的应用

肖红卫　华文君　张立苹　刘西梅　毕延震　李莉　任红艳　华再东　郑新民（湖北省农业科学院畜牧兽医研究所/湖北省动物胚胎工程与分子育种重点实验室袁湖北武汉430064）



转基因动物技术及其在动物育种中的应用

肖红卫华文君张立苹刘西梅毕延震李莉任红艳华再东郑新民*
（湖北省农业科学院畜牧兽医研究所/湖北省动物胚胎工程与分子育种重点实验室袁湖北武汉430064）

摘要院本文简单介绍了转基因猪育种技术的研究意义尧基本概念尧研究方法以及在转基因猪育种中的应用,并对转基因猪育种的前景进行了展望。

关键词:转基因猪技术:转基因猪育种

当今的动物育种科学已经从过去的表型育种、杂交育种进入到分子育种或基因工程育种的新阶段[1]。转基因动物育种与传统的动物育种相比，大大缩短了改良动物遗传特性、提高其经济性状等的所需时间，成为动物分子育种学的重要研究内容之一[2]。

转基因产业的迅猛发展，对推动国民经济起到了举足轻重的作用。习近平总书记于2013年12月23日在中央农村工作会议上指出[3]：“讲到农产品质量和食品安全，还有一个问题不得不提，就是转基因问题。转基因是一项新技术，也是一个新产业，具有广阔发展前景。作为一个新生事物，社会对转基因技术有争论、有疑虑，这是正常的。对这个问题，我强调两点：一是要确保安全，二是要自主创新。也就是说，在研究上要大胆，在推广上要慎重。转基因农作物产业化、商业化推广，要严格按照国家制定的技术规程规范进行，稳扎稳打，确保不出闪失，涉及安全的因素都要考虑到。要大胆研究创新，占领转基因技术制高点，不能把转基因农产品市场都让外国大公司占领了。”国家各有关部门也组织各个单位进行转基因研究，体现了我国对转基因及转基因产业的高度重视。

1　转基因动物技术

转基因技术是Gordon等[4]在20世纪80年代初建立的，通过将外源基因导入动物胚胎，在出生后子代的基因组中能够检测到外源基因，整合进基因组的外源基因能遗传给子代。自从Palmiter等[5]于1982年获得超级转基因小鼠后，在全世界引领了世界各国转基因动物研究的潮流，我国随即开展了转基因猪的跟踪研究，在“863”计划的支持下，湖北省农业科学院畜牧兽医研究所作为项目的实施单位，云集了当时国内的研究精英，并顺利得到异种器官移植转基因猪等一大批成果。其中，在验证实验中，转基因猪的心脏移植给猴子后，克服了器官移植中的超急性免疫排斥反应持续跳动90小时。在之后的转基因研究中，该所通过各种技术手段又获得了深海鱼油转基因猪、中国超级瘦肉猪以及节粮型转基因猪。

由于猪自身的特性，湖北省农科院畜牧兽医研究所目前开展的转基因猪的应用研究主要集中在以下3个方面：1）利用转基因技术对猪进行遗传改良，用于培育提高了生产性能的新品种，目前正在进行的转基因专项就是此类，已经得到了转omiga-3不饱和脂肪酸合成酶基因猪、MSTN基因敲除猪以及转IGF基因猪。2）利用转基因猪生产具有类似人体生物活性的产品，包括异种器官移植和各种生物反应器，此前湖北省农业科学院生物技术研究所（现湖北省农业科学院畜牧兽医研究所动物生物技术研究室）承担的国家“863”研究就是此类，已经得到转CD59基因猪、转MCP基因猪、转CD59+MCP双基因猪以及转DAF基因猪。3）在利用转基因猪模拟重大疾病的发生上，湖北省农业科学院畜牧兽医研究所已经得到的转基因克隆巴马猪主要是作为心血管疾病的医学研究模型。

2　转基因动物技术的研究方法

在转基因猪研究中，所转的基因包含目的基因，但转入的并不会仅仅只有这个片段，在这个目的片段前面会包含一个叫做启动子的片段。启动子是用来控制目的片段表达的DNA序列。生物个体在生命的不同阶段甚至是同一阶段的不同细胞，相同的基因都不会同时等量的表达，这个开关主要就是由启动子来调控的，控制着转入的基因在何时何地表达、表达多少，也就是说基因的表达是可控的。然后把转有外源基因的胚胎移植给受体母猪，最后得到转基因猪个体。得益于转基因上游技术的发展，理论上利用基因组编辑技术可以对猪的基因组的任意位点进行修饰，经过基因组修饰的猪可以模拟特有猪种的基因所形成的经济表型。

2.1原核期胚胎显微注射法

自从Palmiter得到超级鼠后，原核显微注射法制备转基因动物就形成了成熟的显微注射技术，该方法是目前应用比较广泛、效果比较稳定的转基因导入方法之一[6]。该方法是通过—根极细的中空毛细玻璃管将外源DNA导入动物胚胎，再进行胚胎移植操作，所得到的子代中有一定比例的个体中会表达外源DNA。该方法的特点是转基因的效率较高，各个批次的转基因试验重复率高，试验周期短。在转基因操作过程中需要用到倒置显微镜以及显微操作仪等贵重精密仪器，显微注射技术操作起来比较困难。湖北省农业科学院畜牧兽医研究所所获得的大部分转基因猪都是采用该方法制作成功的。

2.2精子载体法

当Lavitrano等[7]于1989年报道了以精子为基因载体获得转基因鼠和猪后，因为其简便、高效率、低成本以及避免原核损伤的特点，在生物科技界引起很大震动。国际上各个转基因实验室进行了重复试验，但是重复率在各个实验室均不相同。该方法利用受精过程将外源基因通过精子作为载体引入受精卵内，从而获得转基因动物。湖北省农业科学院畜牧兽医研究所前期也对该方法进行了重复验证实验，成功获得了转CD59+MCP基因猪。

2.3体细胞核移植法

在多利羊诞生后，世界各国的科学家纷纷重复该实验，并且获得了转基因的克隆动物。Polejaeva等[8]率先获得体细胞克隆猪，随后转基因克隆猪在全世界纷纷诞生。湖北省农业科学院经过多年探索，利用核移植技术先后获得了胚胎细胞克隆猪和胎儿成纤维细胞克隆猪。

3　转基因猪与转基因猪育种

3.1转基因猪的遗传育种

整合进转基因猪个体染色体中的外源基因在生殖细胞的减数分裂过程会分配到各个配子中，当使用转基因阳性个体与非阳性个体杂交产生F1代时，若要F1代全为转基因个体，所使用的转基因阳性个体必须是转基因纯合子的基因型存在形式，否则F1代中只有50%比例的转基因阳性个体。当使用转基因阳性个体与转基因阳性个体杂交产生F1代时，虽然可以确保F1代的阳性率，但是，该方案与现行商业化生产中所利用的杂种优势相悖，并且不能利用常规育种的资源。

综合以上两点，我们认为转基因种猪的种质资源更新换代特别快，农户不能留种，即使留种了，后代也不会具有第一代的优秀性能。因此，小散户必须不停地购种，这使小散户的利润下降，逐渐退出现行生产模式，导致集约化生产的爆发，从而打破传统的散户养殖模式，最终品种高度集中在少数企业手中。在进行转基因猪育种的顶层设计时，需要注意的是，如果转基因个体是用来提高生长性能或改善肉质风味的，在终端使用的可以是杂合子存在的后代；如果转基因个体是用来作为生物反应器、异种器官移植中的供体以及疾病模型使用的，在终端使用的必须是以纯合子形式存在的后代。

3.2转基因生物的品种权

在商业化生产上，常规育种资源集中在育种场手中。在转基因制作上，转基因科学家手上只有转基因的专利、转基因技术以及为转基因试验所购买的试验猪。但是，科学家们利用所获得的转基因生物进行培育，希望得到转基因生物的品种权。如果成功的话，每个品种将小规模地存在一个或多个转基因品种。这样，就优化了种质资源的结构组成，大大改善种质资源的供给状况。通过这个过程，转基因科学家们就能够转化前期的研究成果，利用专利、技术作为杠杆，撬动种质资源的所有权属。而作为高附加值产品的转基因猪，不仅能够摆脱目前生猪养殖利润低下的困局，而且能够细分客户市场，引导消费潮流。

参考文献

[1]陈美钰.动物克隆与转基因动物[J].世界科学, 1999(3): 24-25.

[2]钟金城,陈智华.分子遗传学与动物育种[M].成都:四川大学出版社, 2001: 288.

[3]习近平.在中央农村工作会议上的讲话.十八大以来重要文献选编[M].北京:中央文献出版社, 2014.

[4] Gordon JW. Genetic transferation of mouse embryos by microinjection of puried DNA[J]. USA: Proceedings of the National Academy of Sciences, 1980, 77: 7380-7384.

[5] Palmiter RD. Dramaticgrowth of mice that develop from eggs microinjected with metallothionein-growth hormone fusiongenes[J]. Nature, 1982, 300: 611-615.

[6] Palmiter RD, Brinster RL . Transgenic mice[J]. Cell, 1985, 41: 343-345.

[7] Lavitrano M , Camaioni A, Fazio VM, et al.. Sperm cells as vectors for introducing foreign DNA into eggs:genetic transformation of mice[J]. Cell, 1989, 57: 717-723.

[8] Polejaeva IA, Chen SH, Vaught TD, et al. Cloned pigs produced by nuclear transfer adult somatic cells[J]. Nature, 2000, 407: 86-90.

中图分类号院S828.2

文献标识码院A

文章编号院1673-4645(2016)04-0057-03

收稿日期：2016-03-29

基金项目：转基因生物新品种培育重大专项（2014ZX08006-003）

作者简介：肖红卫（1979-），汉族，江苏大丰人，助理研究员，硕士，主要从事动物生物技术研究，电话：027-87380647，E-mail：xiaohongwei2003＠163.com

*通讯作者，郑新民，汉族，研究员，主要从事动物生物技术研究，E-mail：anbit20＠163.com