轉基因技術在動物遺傳育種中的應用

趙為民，王學敏，任守文，李碧俠，方曉敏，付言峰（江蘇省農業科學院畜牧研究所，江蘇 南京 210014）

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轉基因技術在動物遺傳育種中的應用

趙為民，王學敏，任守文，李碧俠，方曉敏，付言峰
（江蘇省農業科學院畜牧研究所，江蘇 南京 210014）

摘 要：轉基因是一項新技術，具有廣闊發展前景。本文從轉基因的概念、應用等方面敘述了目前動物轉基因技術的發展現狀，以期讓民眾能夠正確地理解轉基因技術，促進我國動物轉基因技術的發展及技術儲備。

關鍵詞：轉基因；動物；遺傳育種

隨著科學技術的不斷發展以及我國“轉基因生物新品種培育重大專項”的啟動實施，“轉基因”一詞語已經越來越頻繁地呈現在大眾的面前，但普通民眾一般并不理解其本質，甚至對轉基因有很大的抵觸心理，這在一定程度上已經阻礙了我國轉基因技術的發展。因而十分有必要進行轉基因及其相關知識的普及，從而促進我國轉基因技術的發展，使我國在世界轉基因技術上占有一席之地。

1　轉基因的概念

20世紀初期，遺傳學家摩爾根通過果蠅遺傳實驗確定了染色體是基因載體。1953年沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結構，認識了基因的本質—基因是具有遺傳效應的DNA（脫氧核糖核酸）分子片段。轉基因（技術）通俗來說就是從特定的生物體DNA中克隆一段所需要的基因片段，通過特定的方法導入到指定的生物體中，使其在體內表達。轉基因的本質簡單來說就是基因轉移，從一個機體轉移到另一個機體中。其實基因轉移也是大自然中非常常見的一種現象，例如細菌中的演化，通過不斷地進行基因轉移獲取新基因來形成新物種，現代雜交育種本質上也是基因轉移，只不過是數量巨大的基因轉移。

2　動物轉基因的應用

2.1轉基因動物育種

轉基因技術在農業生產動物上的應用主要是轉基因育種，可對動物進行精確的改良，從而快速達到對品種改良的目的。

抗病性能：2005年，Donovan等研究表明，將編碼溶葡球菌酶的基因轉入奶牛，轉基因牛乳房炎葡萄球菌感染率僅為14%，而非轉基因牛對照的感染率達71%。此外，吉林農業大學的歐陽紅生教授制備了穩定整合靶向豬瘟病毒的shRNA表達盒的轉基因克隆豬，并在細胞水平初步檢驗了其對豬瘟病毒增殖有顯著的抑制作用。

生長速度：1985年，Hammer等首次將人的生長激素基因導入到豬中，獲得的轉基因豬與同窩非轉基因豬比較，其生長速度顯著提高。1989年，Pursel 等獲得的轉牛生長激素的轉基因豬，其日增重和飼料利用率明顯提高。如今，人們已經發展到了利用可調控的生長激素元件來制備轉基因豬，這樣一方面避免過量的生長激素對豬本身造成的危害，另一方面又促進了豬的生長速度。

肉質與奶品質：多不飽和脂肪酸（PUFAs）ω-6 和ω-3是人體必需的脂肪酸。ω-6存在于常見的食物中，而ω-3不飽和脂肪酸多存在于海洋動植物等內陸地區較少見的食物中。2006年，Lai等將獲得線蟲fat-1基因轉到豬中，fat-1的功能可將ω-6脫氫生成ω-3 PUFAs，從而提高豬肉中ω-3多不飽和脂肪酸的含量，提升了豬肉營養價值。改善奶品質的主要內容之一是改變乳中已有成分的含量和比例。2003年，Brophy等培育了轉有β-酪蛋白和κ-酪蛋白基因的轉基因牛，奶中兩種酪蛋白的含量分別提高了20%和100%。

環保：2001年加拿大圭爾夫大學的Golovan等人將細菌植酸酶基因轉入到豬中，使其在豬的唾液中特異表達。結果發現轉基因豬的唾液中表達的肌醇六磷酸酶能加強對飼料中磷的吸收，從而使糞便中的磷含量相對于野生型非轉基因豬減少了75%，因而對環保大有裨益，被稱之為“環保豬”。事實上，轉基因抗蟲棉的種植不僅挽救了我國的棉花生產，而且還大大降低了殺蟲劑農藥的使用量，從而使我國農業生態環境得到顯著改善。

2.2生物醫學

在動物生物醫藥領域，轉基因技術主要應用于器官移植和生物制藥與基因工程疫苗。

豬由于在器官上的生理結構和大小與人相似，被認為是人類異種器官移植的理想供體來源。然而，異種移植上一直存在著排斥反應，這已成為異種器官移植的一大障礙。利用轉基因克隆技術可對豬的遺傳基礎進行改造，使之成為可適合人體器官移植的材料。早在1995年Rosengard等人就通過轉基因技術將人補體抑制因子和衰退加速因子（hDAF）轉到豬中，為解決器官移植中的超敏排斥反應提供了基礎。隨后的2002年，Lai和Dai等人結合基因打靶和體細胞核移植技術，成功獲得α-1，3半乳糖苷轉移酶基因的敲除豬，直到最近Yang等人利用最新的cas9技術一次性敲除了豬自身的逆轉錄病毒序列，這些都為解決豬異種器官移植奠定了良好的基礎。

在生物制藥上，可以將轉基因動物作為生物工廠，生產一些比較珍貴的醫用藥物，例如利用轉基因豬生產人血紅蛋白、轉基因小鼠生產α1-抗胰蛋白酶等。

3　展望

我國是世界上率先開展轉基因生物育種的國家之一，但與世界發達國家的轉基因水平研究上還存在著明顯的差距。我國是一個農業生產大國，然而人口多，人均資源貧乏，旱、澇、病蟲害頻繁發生，傳統技術（雜交育種等）的使用將來可能無法滿足未來社會和人口發展的需要。當今中國轉基因生物育種技術的發展正處在關鍵時刻，因此，我們需要依照今年中央1號文件，做到“加強農業轉基因技術研發和監管，在確保安全的基礎上慎重推廣”，促進我國動物轉基因技術的發展，做好未來廣泛使用動物轉基因的技術儲備工作。

（編輯：尹 云）

中圖分類號：S813

文獻標識碼：B

文章編號：1006-799X（2016）06-0030-01

作者簡介：趙為民（1983-），男，湖北鐘祥人，助理研究員，主要從事豬遺傳育種研究。

基金項目：轉基因生物新品種培育科技重大專項（2014ZX08006003-011）。