PAGEPAGE9現(xiàn)代生物技術在育種上的應用摘要：21世紀將是一個科學與知識經濟的時代，知識與科技新將對經濟增長和社會發(fā)展起到強烈的全面滲透作用。而生物技術在現(xiàn)代育種上起著重要的作用，轉基因技術，動物克隆技術和胚胎移植技術等在動物育種上具有廣泛的用途，在繪制遺傳圖、標記輔助選擇、雜種優(yōu)勢預測，以及改良畜禽品種，抗病育種，純種育種，等方面具有重要的作用。關鍵詞：轉基因技術；克隆技術；胚胎移植技術；動物育種 在動物育種實踐中，雜交、選種、選配等傳統(tǒng)的育種方法曾發(fā)威了重要的作用，在品種改良、新品種育成，、品系育種和經濟雜交方面獲得了很大的成功。隨著社會的發(fā)展，現(xiàn)代技術的突飛猛進，并滲透到了生物科學各個領域，將極大地提高了動物育種的效率并起得了驚人的成果。在此，本文簡述轉基因技術、動物克隆技術、胚胎移植技術等在育種上的用途。1．轉基因技術在動物育種中的應用轉基因技術就是將外源基因轉移到動物受精卵內組成一個新的融合基因，使其在動物體內融合與表達，產生具有新的遺傳特性的動物，1976年，Jaenisch利用反轉錄病毒感染胚胎的方法進行轉基因，這是最早的轉基因方法。1980年，Condon首次利用原核注射的方法開展動物基因研究；1982年，Palniter將大鼠的生長激素基因注射到小鼠的原核中獲得了個體明顯大與正常小鼠的超級鼠，這一成果轟動了整個世界。過去的幾十年家畜的轉基因生產進展緩慢，而近些年，克隆卡技術和高效的轉基因家畜技術的進步，為轉基因的新時代打開了大門。轉基因的制作方法有很多，核顯微鏡注射法是目前最可靠的，也是使用最廣泛的動物轉基因方法，其他還有精子介導，攜帶外源基因體細胞的核移植，ES細胞基因打靶技術等，轉基因技術在動物育種上的應用主要有以下幾方面：1.1抗病育種利用DNA重組技術，在體外構建編碼人們期望的有疾病抗性的嵌合基因，導入受精卵，使之在染色體上正確整合在組織細胞中適當表達，培養(yǎng)出具有期望性狀表達的基因動物品系。1989年，美國生物學家用重組ALV病毒作載體，將有抗A型白血病肉瘤顯示基因的外源片段導入機體內，獲得了ALV雞的精品系；我國工程院院士殷震等將抗病病毒到入豬，獲得抗豬瘟個體；美國研究將抗凍蛋白基因導入鮭魚也獲得了表達。另外，抗口睇疫病的轉基因、抗白血病毒的轉基因雞和小鼠、抗偽狂犬病的轉基因鼠也先后構建成功。1.2生產性能的改良我們可以通過轉基因給畜禽引入新的生產途徑或通過轉基因的產物調整動物的生長發(fā)育，以改良動物的生產性能。草原紅牛是我國培育成功的第一個肉乳兼用型優(yōu)良品種,具有耐粗飼、抗病能力強、肉質好等突出優(yōu)點,但同時存在著個體小,生長緩慢、產肉性能偏低等不足。為了提高草原紅牛肉用生產性能,利用國外優(yōu)良肉牛品種利木贊牛對草原紅牛進行導血改良,成為草原紅牛肉用改良的主要方向。本研究首先將16頭10月齡的含1/2種木贊血緣改良草原紅牛進行為期301d的集中育肥與屠宰試驗,并選用16頭草原紅牛作為對照,對比研究改良牛的生長發(fā)育、屠宰率等生產性能和肉質水平。然后根據(jù)GenBank上公布的牛H-FABP基因序列,設計引物,運用PCR-SSCP方法研究改良草原紅牛與草原紅牛的H-FABP基因的SNP,并與改良草原紅牛的肉質性狀進行相關分析,分析H-FABP基因對改良草原紅牛肉質的影響水平。育肥和屠宰試驗結果表明,改良草原紅牛的體高、體長、胸圍、體重、增重、屠宰率、凈肉率等生產性能顯著提高,牛肉大理石花紋、嫩度等各項肉質指標沒有顯著變化,改良草原紅牛在草原紅牛經利木贊牛雜交改良的過程中,生產性能明顯改善,同時又保持了草原紅牛原有的肉質好的優(yōu)勢,含1/2利木贊血的改良草原紅牛已經具備了國內良種肉牛的條件。PCR-SSCP分析結果表明,草原紅牛及其改良牛H-FABP基因5′-調控區(qū)在142位處發(fā)生了G/A轉換,在136位發(fā)生了T堿基的插入。相關分析結果表明,H-FABP基因對改良草原紅牛肌肉剪切力有顯著影響,對大理石花紋等其他肉質性狀沒有影響。1.3在生產醫(yī)藥制劑的應用1990年以來利用轉基因植物生產基因工程疫苗的研究得到了迅速的發(fā)展。利用轉基因植物生產基因工程疫苗，是將抗原基因導入植物，讓其在植物中表達，人或動物攝入該植物或其中的抗原蛋白質，以產生對某抗原的免疫應答。轉基因植物生產疫苗的研究主要集中在煙草、馬嶺薯、蕃茄、香蕉等植物。利用轉基因動物乳腺作為生物反應器，生產基因工程人類蛋白質藥物，其成本較微生物發(fā)酵、動物細胞培養(yǎng)生產基因工程藥物大大降低，故近年不少研究者從事轉基因動物乳腺生物反應器生產基因工程藥物的研究。乳腺生物反應器生產基因工程藥物的基本方法是：將藥用蛋白質基因連接到乳汁蛋白質基因的調節(jié)元件下游，然后將連接產物顯微注射到哺乳動物受精卵或胚胎干細胞，當轉基因胚胎長成個體后，在泌乳期藥用蛋白質基因表達，從動物乳汁可獲得基因工程藥物。1988年開始在大哺乳動物乳腺生物反應器中表達基因工程藥物以來，已在以下動物的奶汁中生產出一些人類蛋白質藥物：牛奶中有抗凝血酶、纖維蛋白原、人白血清蛋白、膠原蛋白、生育激素、乳缺蛋白、糖基轉移酶、蛋白C等，山羊奶中有抗凝血酶原、抗胰蛋白酶、生育激素、血清白蛋白、組織型溶纖維原激活因子、單克隆抗體，綿羊奶中有抗胰蛋白酶、凝血因子IX、纖維蛋白原、蛋白質C，豬奶中亦有蛋白質C、凝血因子IX、纖維蛋白原、血紅蛋白。2．克隆技術哺乳動物胚胎細胞核移植研究的最初成果在1981年取得——卡爾·伊爾門澤和彼得·霍佩用鼠胚胎細胞培育出發(fā)育正常的小鼠。1984年，施特恩·維拉德森用取自羊的未成熟胚胎細胞克隆出一只活產羊，其他人后來利用牛、豬、山羊、兔和獼猴等各種動物對他采用的實驗方法進行了重復實驗。1989年，維拉德森獲得連續(xù)移核二代的克隆牛。1994年，尼爾·菲爾斯特用發(fā)育到至少有120個細胞的晚期胚胎克隆牛。到1995年，在主要的哺乳動物中，胚胎細胞核移植都獲得成功，包括冷凍和體外生產的胚胎；對胚胎干細胞或成體干細胞的核移植實驗，也都做了嘗試。但到1995年為止，成體動物已分化細胞核移植一直未能取得成功。1997年2月英國羅斯林研究所維爾穆特博士科研組公布體細胞克隆羊“多莉”培育成功之前，胚胎細胞核移植技術已經有了很大的發(fā)展。實際上，“多莉”的克隆在核移植技術上沿襲了胚胎細胞核移植的全部過程，但這并不能減低“多莉”的重大意義，因為它是世界上第一例經體細胞核移植出生的動物，是克隆技術領域研究的巨大突破。這一巨大進展意味著：在理論上證明了，同植物細胞一樣，分化了的動物細胞核也具有全能性，在分化過程中細胞核中的遺傳物質沒有不可逆變化；在實踐上證明了，利用體細胞進行動物克隆的技術是可行的，將有無數(shù)相同的細胞可用來作為供體進行核移植，并且在與卵細胞相融合前可對這些供體細胞進行一系列復雜的遺傳操作，從而為大規(guī)模復制動物優(yōu)良品種和生產轉基因動物提供了有效方法。1998年7月，美國夏威夷大學Wakayama等報道，由小鼠卵丘細胞克隆了27只成活小鼠，其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代，這是繼“多莉”以后的第二批哺乳動物體細胞核移植后代。此外，Wakayama等人采用了與“多莉”不同的、新的、相對簡單的且成功率較高的克隆技術，這一技術以該大學所在地而命名為“檀香山技術”。此后，美國、法國、荷蘭和韓國等國科學家也相繼報道了體細胞克隆牛成功的消息；日本科學家的研究熱情尤為驚人，1998年7月至1999年4月，東京農業(yè)大學、近畿大學、家畜改良事業(yè)團、地方（石川縣、大分縣和鹿兒島縣等）家畜試驗場以及民間企業(yè)（如日本最大的奶商品公司雪印乳業(yè)等）紛紛報道了，他們采用牛耳部、臀部肌肉、卵丘細胞以及初乳中提取的乳腺細胞克隆牛的成果。至1999年底，全世界已有6種類型細胞——胎兒成纖維細胞、乳腺細胞、卵丘細胞、輸卵管／子宮上皮細胞、肌肉細胞和耳部皮膚細胞的體細胞克隆后代成功誕生。2000年6月，中國西北農林科技大學利用成年山羊體細胞克隆出兩只“克隆羊”，但其中一只因呼吸系統(tǒng)發(fā)育不良而早夭。據(jù)介紹，所采用的克隆技術為該研究組自己研究所得，與克隆“多莉”的技術完全不同，這表明我國科學家也掌握了體細胞克隆的尖端技術。從1952年起，科學家們首先采用青蛙開展細胞核移植克隆實驗，先后獲得了蝌蚪和成體蛙。1963年，我國童第周教授領導的科研組，首先以金魚等為材料，研究了魚類胚胎細胞核移植技術，獲得成功。3．胚胎移植技術胚胎移植是將良種雌性動物配種后的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育成為新個體，所以也稱作借腹懷胎。其中，提供胚胎的個體為“供體”（doner），接受胚胎的個體為“受體”(recipient)。胚胎移植實際上是產生胚胎的供體和孕育胚胎的受體分工合作共同繁育后代的過程。3.1胚胎移植技術的生理學基礎1、哺乳動物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時間內，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。2、哺乳動物早期胚胎形成后，在一定的時間內不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，這就為胚胎的收集提供了可能。3、大量的研究已經證明，受體對移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應，這為胚胎在受體內的存活提供了可能。4、供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。3.2胚胎移植技術的意義胚胎移植被認為是繼家畜人工授精技術之后家畜繁殖領域的第二次革命。人工授精技術極大地提高了優(yōu)秀種公畜的利用率，胚胎移植技術則極大地增加了優(yōu)秀母畜的后代數(shù)，挖掘了母畜的遺傳和繁殖潛力。在畜牧業(yè)生產與科研中，胚胎移植技術主要用于以下幾個方面：（１）增加進口純種畜和優(yōu)秀個體的后代數(shù)。用于純繁擴群，增加種畜的數(shù)量。（２）縮短家畜的改良周期，加速品種改良。純種牛的胚胎移植給黃牛，可將15－20年的改良周期變?yōu)橐荒?，大幅度地提高了家畜的遺傳品質和生產性能。（３）用于單胎動物的育種，可縮短選擇種牛的年限。如牛的MOET育種方案比后裔測定育種方法遺傳進展快。（４）移植產雙胎，提高生產效率。對肉用家畜尤其有價值。同時移植雙胚或雙半胚或在配種后第7天前后移植一枚胚胎，可獲得30%以上的雙犢率。（５）代替種畜的引進。（６）保存品種資源。保存于具有優(yōu)良遺傳特性的家畜胚胎庫、基因庫，保護瀕臨滅絕的家畜和動物品種。（７）用于一些疾病的診斷和治療。（８）發(fā)展家畜生物技術的研究手段。這項技術是胚胎分割、嵌合、核移植、體外受精和轉基因動物等家畜生物技術不可缺少的技術革新手段，也可用于生物學和醫(yī)學