中國科學家利用基因編輯技術獲得不同毛色的綿羊

中國科學家利用基因編輯技術成功改變了綿羊的顏色，這使得未來市場消費者將可能擁有更多未經(jīng)染色的彩色羊毛供選擇。

位于中國西北部新疆維吾爾族自治區(qū)首府烏魯木齊的研究人員利用一種特殊技術成功培育了五只不同顏色的綿羊，這項技術在科學界被稱為基因組編輯技術（CRISPRCas9），又稱基因組遺傳修飾技術。

記者在新疆畜牧科學院生物技術研究所設在烏魯木齊近郊的試驗基地看到了這五只正在嬉戲的細毛羊羊羔：其中兩只的毛色黑白相間，像奶牛一樣；還有兩只是黑色但是頭頂長著白色斑點，就像兩只斑點狗；另外一只則是棕色和白色的條紋狀，就像未經(jīng)攪拌的卡布奇諾咖啡。

“這些2016年3月出生的綿羊已經(jīng)成了課題組的‘萌寵?！闭n題組組長劉明軍說。

據(jù)劉明軍透露，這是國際上首次成功利用基因組編輯技術改變大動物的毛色。據(jù)了解，以往國外進行的相關實驗對象是老鼠，而非大動物。

羊毛顏色是綿羊的一項重要經(jīng)濟性狀，它不僅是品種特征的標志，還與適應性、抗病性以及生長發(fā)育相關。同時，毛色還與人們的消費習慣、生活習俗和個人喜好密切相關，在綿羊育種上，被作為最重要的選育性狀之一。

未來通過基因組編輯技術，消費者可能將擁有更多羊毛制品的顏色選擇，無需染色，而寵物愛好者甚至可以定制自己寵物的毛色。

CRISPR基因編輯技術，是成簇的、規(guī)律間隔的短回文重復序列（clustered regularly interspaced short palindromic repeat）的縮寫，曾被美國《科學》雜志評為2015年度十大科學進展的榜首。這項技術相當于分子結(jié)構(gòu)的剪刀，將DNA中不想要的部分剪下，替換成想要的部分，取得基因編輯的效果。Cas9則是一種與基因編輯相關的核酸酶蛋白，實現(xiàn)基因編輯過程中剪切DNA的效果。

“我們課題組選擇了影響綿羊毛色的一個關鍵基因（ASIP基因）進行修飾改造，通過基因編輯，在不改變其他羊毛品質(zhì)的基礎上培育出能夠產(chǎn)生不同色彩羊毛的細毛羊?！?/p>

劉明軍說：“這五只不同毛色的細毛羊源于三種基因編輯形式，三種編輯形式分別對應三種不同的毛色圖案?！?/p>

在傳統(tǒng)的動物培育方式中，動物遺傳學家一直致力于發(fā)現(xiàn)和利用決定性狀表現(xiàn)的基因突變，通過遺傳選擇或雜交改良，保留和固定有益突變，剔除有害突變，這是經(jīng)典的傳統(tǒng)遺傳育種手段，目前絕大多數(shù)家養(yǎng)動物都是以這種方式馴化或培育出來的。不過這種傳統(tǒng)的培育方式時間長、效果慢，有些品種的培育完成甚至要經(jīng)歷幾十年到上百年的培育過程。

毛色遺傳屬多基因控制，且在遺傳上具有顯隱性表現(xiàn)，常規(guī)育種手段選育并固定一種毛色常常要經(jīng)歷幾個世代的時間。周期長、難度大，被認為是遺傳育種的主要難點之一。

“但通過基因組編輯技術，我們可以解決這個問題。”劉明軍介紹說：“該技術能夠讓人類在生物基因組的任何位置對基因進行剪切、修飾和改造，從而根據(jù)我們的需要來改變生物的各種性狀表現(xiàn)。”

與常規(guī)的“轉(zhuǎn)基因技術”不同，用于基因組編輯的小核苷酸分子和蛋白酶基因均為RNA或蛋白質(zhì)，在完成剪切任務后很快被細胞中的消化酶破壞降解，不會進入動物染色體，也不會在動物染色體上添加任何其他的遺傳物質(zhì)，不會產(chǎn)生常規(guī)轉(zhuǎn)基因技術所擔憂的生物安全問題，因此被認為是目前最安全的基因操作技術。

“這項技術在綿羊這樣的大動物身上的成功應用，意味著今后將有更多具有不同優(yōu)良性狀的經(jīng)過基因編輯的家畜新品種誕生，當然，這不僅限于改變毛色，也不僅限于家畜?！眲⒚鬈娬f。

2014年，劉明軍和他領導的課題組還選擇了影響綿羊肌肉和羊毛生長發(fā)育的基因進行基因組編輯，在2015年獲得了首批38只發(fā)生了基因編輯的綿羊個體。截至目前，經(jīng)過一年的觀測，基因編輯綿羊在肌肉和羊毛生長速度上都顯著高于對照組綿羊?！敖衲昵锛舅鼈儗⒄Ｅ浞N繁殖，我們會進一步觀察它們在下一代中的遺傳穩(wěn)定性。”劉明軍說。