轉(zhuǎn)基因羊?qū)w表吸血蜱的生物學(xué)特性影響

周勇志，曹 杰，趙雅琳，張厚雙，周金林

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院上海獸醫(yī)研究所 農(nóng)業(yè)部動(dòng)物寄生蟲學(xué)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，上海200241；2.青島森淼生物技術(shù)研究所，青島266061）

·簡報(bào)·

轉(zhuǎn)基因羊?qū)w表吸血蜱的生物學(xué)特性影響

周勇志1，曹 杰1，趙雅琳2，張厚雙1，周金林1

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院上海獸醫(yī)研究所 農(nóng)業(yè)部動(dòng)物寄生蟲學(xué)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，上海200241；2.青島森淼生物技術(shù)研究所，青島266061）

本文對轉(zhuǎn)基因動(dòng)物養(yǎng)殖基地的3種不同的轉(zhuǎn)基因山羊（轉(zhuǎn)人β-干擾素、人抗凝血酶Ⅲ和乙肝表面抗原基因）與野生型山羊體表吸血蜱的生物學(xué)特性進(jìn)行比較研究，分析了蜱的種類、感染率、感染強(qiáng)度、飽血雌蜱的產(chǎn)卵量和幼蜱孵化率，以及第二代蜱實(shí)驗(yàn)條件下生長發(fā)育數(shù)據(jù)，從而探索轉(zhuǎn)基因羊?qū)Νh(huán)境生物的安全評估。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與野生型羊群比較，轉(zhuǎn)基因羊群對體表吸血蜱的侵襲能力和吸血后各項(xiàng)生長發(fā)育的生物學(xué)特征無顯著影響。

轉(zhuǎn)基因羊；蜱；生物學(xué)特性

動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)在遺傳育種、生物制藥、器官移植和疾病模型等方向的運(yùn)用發(fā)展迅速。與此同時(shí)，其安全性也引起了廣泛關(guān)注。轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性包括兩個(gè)方面，一是轉(zhuǎn)基因生物環(huán)境釋放或商業(yè)化使用帶來的環(huán)境安全性，也即生態(tài)安全性；二是轉(zhuǎn)基因食品的安全性[1]。轉(zhuǎn)基因生物的環(huán)境或生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)，在轉(zhuǎn)基因植物研究上已受到極大重視，但轉(zhuǎn)基因家畜與轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物相比研究滯后。家畜與植物的生存環(huán)境和生理特點(diǎn)不同，其影響安全性的因素也有差異。由于轉(zhuǎn)基因家畜的飼養(yǎng)管理方式，其對環(huán)境產(chǎn)生的威脅似乎遠(yuǎn)低于轉(zhuǎn)基因植物，但轉(zhuǎn)基因家畜可以通過畜體（舍）內(nèi)的其他動(dòng)物，如吸血節(jié)肢動(dòng)物（蚊、蜱、蠅）、體內(nèi)寄生微生物以及老鼠等，以及排泄物等途徑對環(huán)境或生態(tài)造成安全風(fēng)險(xiǎn)，因而建立轉(zhuǎn)基因動(dòng)物發(fā)生環(huán)境或生態(tài)安全評價(jià)方法十分迫切[2]。

蜱是動(dòng)物體表最常見的一種吸血寄生蟲，也經(jīng)常侵襲人。其生活史包括卵、幼蜱、若蜱和成蜱4個(gè)期，卵經(jīng)過一定時(shí)間的胚胎發(fā)育期而孵化出幼蜱，吸血后蛻皮變成若蜱，若蜱經(jīng)吸血蛻皮變?yōu)槌沈?，成蜱吸血后產(chǎn)卵[3]。蜱以吸血為生，是動(dòng)物最直接關(guān)聯(lián)的環(huán)境生物之一。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物血液直接進(jìn)入蜱體內(nèi)，對其生長發(fā)育等生物學(xué)特征有無影響可作為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物對環(huán)境生物安全評價(jià)的一個(gè)參考指標(biāo)。本研究借助青島森淼實(shí)業(yè)公司的轉(zhuǎn)基因羊資源[4,5]，對轉(zhuǎn)人β-干擾素、人抗凝血酶Ⅲ、乙肝表面抗原基因的3種轉(zhuǎn)基因羊群，開展轉(zhuǎn)基因羊?qū)w表吸血蜱的侵襲能力和吸血后各項(xiàng)生長發(fā)育等生物學(xué)特征影響的研究，以期探索轉(zhuǎn)基因羊環(huán)境安全性評估的具體方法。

1 材料與方法

1.1 轉(zhuǎn)基因羊群與蜱種類野生型山羊、轉(zhuǎn)乙肝表面抗原基因羊、轉(zhuǎn)人β-干擾素轉(zhuǎn)基因羊、轉(zhuǎn)人抗凝血酶Ⅲ轉(zhuǎn)基因羊群由青島森淼實(shí)業(yè)有限公司轉(zhuǎn)基因動(dòng)物養(yǎng)殖基地培育飼養(yǎng)[4,5]，在圈舍及活動(dòng)區(qū)常見體表寄生蟲（蜱）侵襲和寄生。不同季節(jié)采集轉(zhuǎn)基因羊群體表吸血的蜱和圈舍及活動(dòng)區(qū)內(nèi)的蜱，通過形態(tài)學(xué)和生物學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行種類鑒定[3]。

1.2 羊群蜱的感染率和感染強(qiáng)度在2009、2010年的3～11月（蜱的感染季節(jié)），對基地野生型羊群（102只）以及人β-干擾素（23只）、人抗凝血酶Ⅲ（50只）、乙肝表面抗原（32只）轉(zhuǎn)基因羊群，分別檢查、采集羊的體表吸血蜱，統(tǒng)計(jì)羊群感染率和感染強(qiáng)度。

1.3 飽血雌蜱的產(chǎn)卵情況和幼蜱孵化率采集4組羊群的體表飽血雌蜱后，每組隨機(jī)挑選體重接近的20只飽血雌蜱，稱取飽血重量，在實(shí)驗(yàn)條件下觀察產(chǎn)卵數(shù)量和幼蜱孵化率。

1.4 第二代蜱的生長、發(fā)育和蛻皮等生物學(xué)變化轉(zhuǎn)基因羊體的蜱在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)繁殖飼養(yǎng)[6]，經(jīng)產(chǎn)卵并孵化成幼蜱后，通過實(shí)驗(yàn)室兔體飼血和培養(yǎng)，觀察幼蜱、若蜱和成蜱3個(gè)階段的吸血時(shí)間和蛻皮或產(chǎn)卵情況，比較第二代蜱的生長、發(fā)育和蛻皮等生物學(xué)特性變化。

1.5 數(shù)據(jù)處理采用SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)軟件對各組進(jìn)行t檢驗(yàn)分析，P＜0.05為差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與討論

2.1 蜱的種類采集青島森淼實(shí)業(yè)有限公司轉(zhuǎn)基因動(dòng)物養(yǎng)殖基地羊群體表吸血的蜱，以及圈舍和活動(dòng)區(qū)內(nèi)的蜱，發(fā)現(xiàn)蜱感染普遍。通過形態(tài)學(xué)和生物學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行種類鑒定，發(fā)現(xiàn)該基地蜱為單一種，為我國廣泛分布的主要硬蜱種類—長角血蜱（Haemaphysalis longicornis），并且屬于孤雌生殖種群[7]（圖1）。

圖1 采集的長角血蜱形態(tài)Fig.1 Morphology of Haemaphysalis longicornis

2.2 蜱的感染率和感染強(qiáng)度采集檢查羊的體表吸血長角血蜱，統(tǒng)計(jì)羊群感染率和感染強(qiáng)度。結(jié)果如表1所示，野生型山羊和三組轉(zhuǎn)基因羊群蜱的感染率都為100%；野生型山羊以及轉(zhuǎn)人β-干擾素基因、抗凝血酶Ⅲ基因、乙肝表面抗原基因羊群的平均感染強(qiáng)度分別為104～373只、128～383只、117～387只和97～367只，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析顯示，各組間無顯著差異，表明轉(zhuǎn)基因羊?qū)ξL角血蜱的感染侵襲無顯著影響。

表1 不同羊群長角血蜱的感染率和感染強(qiáng)度Table1 Infection rate and intensity of ticks in different goat groups

2.3 飽血雌蜱的產(chǎn)卵情況和幼蜱孵化率采集4組羊群的體表飽血雌蜱后，在實(shí)驗(yàn)條件下觀察產(chǎn)卵數(shù)量和幼蜱孵化率，結(jié)果如表2顯示，正常羊群以及轉(zhuǎn)人β-干擾素、抗凝血酶Ⅲ、乙肝表面抗原基因羊群體表飽血雌蜱的每100 mg體重產(chǎn)卵量數(shù)分別為643.4、629.5、632.7和641.9個(gè)，卵均100%孵化成幼蜱，各組間無顯著差異，表明轉(zhuǎn)基因羊?qū)w表吸血長角血蜱的產(chǎn)卵和幼蜱孵化沒有影響。

表2 不同羊群飽血雌蜱的產(chǎn)卵量和 卵孵化率Table2 Egg laying amount and the hatch rate of eggs of engorged female ticks from different goat groups

2.4 第二代蜱的生長、發(fā)育和蛻皮特性通過實(shí)驗(yàn)室兔體飼血和培養(yǎng)，各組孵化的長角血蜱幼蜱、若蜱和成蜱3個(gè)階段的吸血時(shí)間、蛻皮或產(chǎn)卵情況如表3所示，與對照相比，各轉(zhuǎn)基因組二代蜱均無明顯的生長發(fā)育等生物學(xué)改變。

表3 不同羊群第二代蜱的生長發(fā)育特性比較Table3 Comparison of growth and development of the next generation ticks from different goat groups

本研究通過與基地野生型羊群的比較研究，分析感染蜱的種類、感染率、感染強(qiáng)度、飽血雌蜱的產(chǎn)卵量和幼蜱孵化率，以及第二代蜱實(shí)驗(yàn)條件下的生長發(fā)育數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)3種轉(zhuǎn)基因羊群對蜱的侵襲能力和吸血后各項(xiàng)生長發(fā)育的生物學(xué)特征無影響，初步探索了一種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物對環(huán)境生物安全性評估的方法。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的安全性評估還是一項(xiàng)新的工作[8]，安全性結(jié)論需要長周期、全方位的研究才能獲得，相關(guān)工作還需要進(jìn)一步深入開展。

[1] 施巧婷, 魏成斌, 李建林, 等.轉(zhuǎn)基因生物的安全性[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2009, 25(22)∶ 66-70.

[2] 魏慶信, 劉西梅, 喬憲鳳, 等.轉(zhuǎn)基因家畜對環(huán)境和食品的安全性分析及應(yīng)對策略[J].生物技術(shù)通報(bào), 2010, 9∶21-24.

[3] 鄧國藩, 姜在階.中國經(jīng)濟(jì)昆蟲志, 第三十九冊, 蜱螨亞綱 硬蜱科[M].北京∶ 科學(xué)出版社, 1991∶ 5-14.

[4] 鄒賢剛, 袁三平, 鮮建, 等.轉(zhuǎn)基因克隆奶山羊大量生產(chǎn)重組人的抗凝血酶Ⅲ蛋白質(zhì)(rhATⅢ)[J].生物工程學(xué)報(bào), 2008, 24(1)∶ 117-123.

[5] 趙雅琳, 羅堅(jiān).人抗凝血酶Ⅲ 轉(zhuǎn)基因羊的外源基因漂移風(fēng)險(xiǎn)分析[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展, 2010, 10(21)∶ 4004-4008.

[6] 周金林, 周勇志, 龔海燕, 等.我國長角血蜱孤雌生殖種群的發(fā)現(xiàn)和生物學(xué)特性的研究[J].中國媒介生物學(xué)及控制雜志, 2004,15(3)∶ 173-174.

[7] 周勇志, 曹杰, 龔海燕, 等.長角血蜱孤雌生殖與兩性生殖種群的COI基因序列的特征性差異[J].中國動(dòng)物傳染病學(xué)報(bào), 2013, 21(6)∶ 39-42.

[8] 余大為, 朱化彬, 杜衛(wèi)華.家畜轉(zhuǎn)基因育種研究進(jìn)展[J].遺傳, 2011, 33(5)∶ 459-468.

OBSERVATIONS ON BIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF BLOOD FEEDING TICKS IN TRANSGENIC GOATS

ZHOU Yong-zhi1, CAO Jie1, ZHAO Ya-lin2, ZHANG Hou-shuang1, ZHOU Jin-lin1
(1.Key Laboratory of Animal Parasitology of Ministry of Agriculture, Shanghai Veterinary Research Institute, CAAS, Shanghai 200241, China; 2.Qingdao Samuels Biotechnology Research Institute, Qingdao 266061, China)

In the present study, the biological characteristics of ticks collected from three kinds of transgenic goats and non-treated goats were observed to evaluate if genetic modification had imposed ecological/environmental risks on ticks.These transgenic goats carried either human β-Interferon gene, or Antithrombin, or hepatitis B virus surface antigen gene.The biological characteristics of ticks investigated included species, infestation rate and intensity, oviposition of engorged females, egg hatch rate, and effect on growth and development of next generation.The results showed that no signifi cant differences in the above biological characteristics were observed among ticks collected from these three kinds of transgenic goats and wild type goats.

Transgenic goats; tick; biological characteristics

S852.746

：B

：1674-6422（2015）01-0060-04

2014-06-26

國家轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)（2008ZX08011、 2011ZX08011）

周勇志, 男，高級實(shí)驗(yàn)師，主要從事蜱與蜱傳病研究

周金林，E-mail∶ jinlinzhou@shvri.ac.cn