轉(zhuǎn)基因技術(shù)在家畜育種中應(yīng)用的進展

湯洛銀

(湖北省恩施市畜牧獸醫(yī)局衛(wèi)生監(jiān)督所,湖北恩施 445000)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在家畜育種中應(yīng)用的進展

湯洛銀

(湖北省恩施市畜牧獸醫(yī)局衛(wèi)生監(jiān)督所,湖北恩施 445000)

轉(zhuǎn)基因動物是現(xiàn)代生物技術(shù)中一個極其重要的研究領(lǐng)域。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的出現(xiàn)為家畜的育種帶來了新的契機。采用這項新技術(shù)不僅能產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因家畜,而且能改變家畜的某些可遺傳性狀和提高生產(chǎn)能力。對于創(chuàng)造新的基因工程個體,進而培育轉(zhuǎn)基因家畜新品系或新群體,都具有重要的價值。本文闡述了轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物的繁育速度、品質(zhì)改善、抗病能力等方面上的應(yīng)用,說明了對轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物品種改良中所遇到的問題,并展示了轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物品種改良中的應(yīng)用前景。

轉(zhuǎn)基因;家畜;育種;現(xiàn)狀;前景

轉(zhuǎn)基因技術(shù)是將外源基因通過載體導人受體生物體內(nèi)，讓其獲得新特性的一門復雜技術(shù)。由于這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)基因的種間轉(zhuǎn)移，用于動物育種將大大提高育種的目的性，加快育種進程。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術(shù)相繼在微生物、植物、動物中取得了成功，人們也對此技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。但是隨著研究的深入，很多復雜的問題將得到解決。轉(zhuǎn)基因技術(shù)在定向改造生物體中有著無法可比的優(yōu)越性。在動物品種改良的過程中，有著確定的目標、周密的設(shè)計、精確的操作，是目前最先進的技術(shù)。該技術(shù)的發(fā)展對于家畜育種及其生產(chǎn)上的應(yīng)用具有廣闊的前景。

1 轉(zhuǎn)基因動物的應(yīng)用功能

1.1 提高動物的繁育速度

利用轉(zhuǎn)基因動物個體改進常規(guī)育種，目前在轉(zhuǎn)基因兔研究中以轉(zhuǎn)入GH基因和hGRF基因為多見。在實際生產(chǎn)中，我們希望培養(yǎng)出生長快、體型大、飼料轉(zhuǎn)化率高的動物品種，在育種過程中，我們選擇出具有以上性能的動物品種，進行擴繁培養(yǎng)，希望動物后代具有以上優(yōu)良特性，這在實際生產(chǎn)中也取得良好的效果。但是，由于優(yōu)良品種特性遺傳的不穩(wěn)定性，給育種工作者帶來了很大的難題。在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，我們可將控制這些性狀的基因分離出來，然后將這些基因?qū)肷矬w內(nèi)，讓這些生物體也顯示出類似的性狀。轉(zhuǎn)基因動物是將外源基因?qū)雱游锏纳臣毎驮缙谂咛ゼ毎?，并整合到受體細胞的基因組中，外源基因隨細胞的分裂而增殖，在體內(nèi)表達，然后由這些組織和細胞發(fā)育成新的動物個體。

轉(zhuǎn)基因豬核心群的生長水平比非轉(zhuǎn)基因豬提高20%，生產(chǎn)效率提高5%。說明通過技術(shù)的改進，仍然可以取得令人欣慰的結(jié)果。在轉(zhuǎn)基因兔方面，因為兔體型比較小，繁殖周期短，所以人們在兔上做的科學實驗比較多，取得了較多的結(jié)果。在轉(zhuǎn)基因雞方面，因為禽類有其獨特的生殖解剖結(jié)構(gòu)和生殖生理，所以轉(zhuǎn)基因研究方面滯后于哺乳動物。

1.2 改善動物品質(zhì)

常規(guī)育種改良畜禽品種進展較慢，而且有些種畜的生產(chǎn)性能已達到相當高的水平，很難獲得較大的進展，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將所需的優(yōu)良基因直接轉(zhuǎn)入待改良群體中，從而培育出具有優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因品系。在動物生產(chǎn)中，一方面應(yīng)提高動物的產(chǎn)量，另一方面應(yīng)提高動物肉類的品質(zhì)。由于生產(chǎn)條件的現(xiàn)代化，動物產(chǎn)量取得很大的提升，然而在提高動物肉類的品質(zhì)方面，卻做得很不夠。

在改善動物品質(zhì)的過程中，人們把較多的目光在放在奶牛身上。人們傾向于改善牛奶的品質(zhì)或在牛奶中生產(chǎn)一些有價值的東西。牛奶中含有大量的乳糖，多數(shù)人不能完全將其消化，或?qū)θ樘沁^敏，嚴重時會導致腹瀉、惡心或脫水等。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將腸乳糖基因?qū)肽膛；蚪M中，獲得了能生產(chǎn)低乳糖或無乳糖汁的轉(zhuǎn)基因牛。轉(zhuǎn)基因奶牛的乳腺可以源源不斷地提供目的基因的產(chǎn)物（藥物蛋白質(zhì)），不但產(chǎn)量高，而且表達產(chǎn)物經(jīng)過充分修飾和加工，具有穩(wěn)定的生物活性。作為生物反應(yīng)器的轉(zhuǎn)基因奶牛又可無限繁殖，故具有成本低、周期短和效益好的優(yōu)點。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將一些有重要價值的基因?qū)肽膛；蚪M，通過奶牛的乳腺來表達，從而生產(chǎn)高價值的牛奶，是目前人們追求的主流方向。在轉(zhuǎn)基因羊方面，將毛角蛋白II型中間細絲基因?qū)刖d羊基因組中，轉(zhuǎn)基因綿羊長出的羊毛光澤亮麗，羊毛中的羊毛脂的含量明顯提高。轉(zhuǎn)基因技術(shù)在改善動物品質(zhì)方面，針對的對象和對象的某一方面有很大的不同。

1.3 提高動物的抗病能力

畜禽傳染病一直是嚴重威脅畜牧業(yè)的毒瘤，不僅直接影響到畜禽產(chǎn)品生產(chǎn)，同時也降低了產(chǎn)業(yè)投入的積極性，轉(zhuǎn)基因家畜在抗病育種方面具有明顯的優(yōu)勢。將抗病性基因?qū)胧芫?，發(fā)育成的個體就可能表現(xiàn)抗病性。在對各種動物的抗病基因轉(zhuǎn)移研究中，對雞的抗病效果研究最為顯著。在動物生產(chǎn)能力的提升的同時，各種疾病也隨即襲來，令人防不勝防。在生產(chǎn)中，做好動物的防病工作和提高動物自身的抗病能力是十分重要的。在動物遺傳育種中，認識各種疾病在畜禽中遺傳規(guī)律是必不可少的，因為在抗病選育過程中，有可能引入一些有害的基因或使一些有益的基因被淘汰掉。我們要認識到傳統(tǒng)的育種工作仍然是帶著一定的盲目性。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將一些抗病基因?qū)胄笄莸膭游锘蚪M中，可以讓其獲得特異性抗病毒或抗病能力。例如將禽白血病毒包衣糖蛋白基因組導入肉雞的基因組中，轉(zhuǎn)基因雞能大量表達游離包衣糖蛋白。當禽白血病毒侵染宿主時，過量的包衣蛋白與宿主細胞表面受體特異性結(jié)合，從而阻斷病毒的感染途徑，使雞獲得抗感染能力。奶牛乳房炎是嚴重危害奶牛養(yǎng)殖業(yè)的一種傳染性疾病，嚴重影響奶牛產(chǎn)奶量、乳脂率以及牛奶的品質(zhì)，金黃色葡萄球菌是引起乳房炎的主要病原體之一。目前不管是疫苗還是抗體都不能有效地抑制或者抵抗這種葡萄狀球菌。將編碼溶葡球菌酶的基因轉(zhuǎn)入奶?；蚪M中獲得轉(zhuǎn)基因牛，證明在其乳腺中表達的溶葡球菌酶可以有效預(yù)防由葡萄球菌引起的乳房炎，轉(zhuǎn)基因牛葡萄球菌感染率僅為14%，而非轉(zhuǎn)基因牛對照感染率達71%。將Visna病毒的衣殼蛋白基因轉(zhuǎn)入綿羊，可獲得抗病能力明顯提高的轉(zhuǎn)基因羊。

2 轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物品種改良中存在的問題與建議

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物品種改良取得很大的成績的同時，也不可避免遇到一些難以預(yù)料的問題。由于對高等動物體內(nèi)基因表達調(diào)控的機制了解不夠，對轉(zhuǎn)基因動物的安全性問題也難以把握。高等動物的基因組比較龐大，外源基因整合到動物的染色體組上的機制也不清楚，所以外源基因在動物體內(nèi)的表達效率和遺傳的穩(wěn)定性在不同的動物個體之間存在很大的差異。轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物品種改良中所采用的方法，目前其具體措施也不夠完善，轉(zhuǎn)基因動物的效率比較低。從已積累的資料看，常用于微注射的轉(zhuǎn)基因長度為幾至250kb，它在小鼠轉(zhuǎn)基因的效率（陽性子代動物／注射受精卵總數(shù)）為1%～10%。但是，許多實驗室遠不能達到此效率，而且陽性率結(jié)果重復性差，甚至無法重復，有的實驗室長期得不到轉(zhuǎn)基因動物。

目前轉(zhuǎn)基因動物育種存在的主要問題是成本高、效率低；被轉(zhuǎn)基因表達不理想以及轉(zhuǎn)基因動物及其產(chǎn)品還存在一定的潛在風險等，針對這些問題，建議轉(zhuǎn)基因動物育種今后應(yīng)著重加強以下幾方面的工作。

（1）進一步加強基礎(chǔ)性問題的研究

如在提高基因轉(zhuǎn)移效率和定點整合的方法學方面應(yīng)予以優(yōu)先研究；對一些已用于轉(zhuǎn)移的基因，對其發(fā)育和組織特異性表達的基因開關(guān)和表達物水平控制的機制，應(yīng)給予充分重視。

（2）加強學科間、部門間的合作

轉(zhuǎn)基因動物涉及生物學、醫(yī)學、畜牧學、獸醫(yī)學的理論和技術(shù)問題，需要多門類、多學科的研究人員通力合作。另外，此研究也是一個具有高風險、高投人的研究領(lǐng)域，需要政府、企業(yè)和研究機構(gòu)共同參與完成。

（3）進一步控制畜禽疾病，比如說仔豬腹瀉和貧血對養(yǎng)豬業(yè)危害很大，已知病的發(fā)生與乳鐵蛋白水平不足有關(guān)，如果用轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高其乳鐵蛋白水平，將是一個較根本的防治手段。在廣大牧區(qū)毒草常常引起家畜中毒，是否可以考慮通過轉(zhuǎn)基因而消除或減少其毒害損失。

（4）加強轉(zhuǎn)基園動物的安全性評估

隨著功能性基因組研究的開發(fā)以及新基因的不斷發(fā)現(xiàn)和利用，需要積累相應(yīng)的大量科學數(shù)據(jù)來為新基因?qū)Νh(huán)境和人體健康的影響做出正確評價。因此，有必要建立轉(zhuǎn)基因安全性評估中心和相關(guān)技術(shù)體系，為轉(zhuǎn)基因動物安全性提供科學依據(jù)。盡管存在一些問題，但已有的轉(zhuǎn)基因技術(shù)成果已給動物育種和生產(chǎn)帶來了重大變革，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用已從實驗室走向社會。一場動物育種與生產(chǎn)的革命必將隨著分子生物的的發(fā)展，尤其是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的成熟而逐步實現(xiàn)。

3 轉(zhuǎn)基因動物在品種改良中的應(yīng)用前景

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物品種改良中已經(jīng)取得了明顯的經(jīng)濟效益。由于其有著明確的目的，加上實驗手段的不斷改進，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物品種改良中的應(yīng)用將會變得十分普遍。從目前的發(fā)展趨勢看，轉(zhuǎn)基因動物的研究和應(yīng)用將是本世紀生物工程技術(shù)領(lǐng)域最活躍、最有實際應(yīng)用價值的方向之一，它將給人類醫(yī)藥衛(wèi)生、生物材料和家畜品種改良等領(lǐng)域帶來革命性的變化，從而極大地提高人類健康水平和生活質(zhì)量。同時，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動物品種改良中將會加深外源基因在高等動物的表達與調(diào)控的認識，從而促進和帶動一系列基礎(chǔ)研究的展開。

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