
世界上首只轉(zhuǎn)基因猴于2000年10月2日誕生在美國。這是世界上首次培育成功轉(zhuǎn)基因靈長類動物,此項成果將為人類最終戰(zhàn)勝糖尿病、乳腺癌、帕金森氏癥和艾滋病等頑癥提供幫助。
完成此項研究的美國俄勒岡保健科學(xué)大學(xué)稱,這只名為“安迪”的轉(zhuǎn)基因猴目前健康活潑,與另外兩只小猴生活在特制的“公寓”里。
關(guān)于轉(zhuǎn)基因:
轉(zhuǎn)基因技術(shù)的定義
將人工分離和修飾過的基因?qū)氲缴矬w基因組中,由于導(dǎo)入基因的表達,引起生物體的性狀的可遺傳的修飾,這一技術(shù)稱之為轉(zhuǎn)基因技術(shù)(Transgene technology)。人們常說的"遺傳工程"、"基因工程"、"遺傳轉(zhuǎn)化"均為轉(zhuǎn)基因的同義詞。經(jīng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)修飾的生物體在媒體上常被稱為"遺傳修飾過的生物體"(Genetically modified organism,簡稱GMO)。
幾種常用的植物轉(zhuǎn)基因方法
遺傳轉(zhuǎn)化的方法按其是否需要通過組織培養(yǎng)、再生植株可分成兩大類,第一類需要通過組織培養(yǎng)再生植株,常用的方法有農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法、基因槍法;另一類方法不需要通過組織培養(yǎng),目前比較成熟的主要有花粉管通道法。
1.農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法
農(nóng)桿菌是普遍存在于土壤中的一種革蘭氏陰性細菌,它能在自然條件下趨化性地感染大多數(shù)雙子葉植物的受傷部位,并
農(nóng)桿菌介導(dǎo)法起初只被用于雙子葉植物中,近年來,農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化在一些單子葉植物(尤其是水稻)中也得到了廣泛應(yīng)用。
2.基因槍介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法
利用火藥爆炸或高壓氣體加速(這一加速設(shè)備被稱為基因槍),將包裹了帶目的基因的DNA溶液的高速微彈直接送入完整的植物組織和細胞中,然后通過細胞和組織培養(yǎng)技術(shù),再生出植株,選出其中轉(zhuǎn)基因陽性植株即為轉(zhuǎn)基因植株。與農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化相比,基因槍法轉(zhuǎn)化的一個主要優(yōu)點是不受受體植物范圍的限制。而且其載體質(zhì)粒的構(gòu)建也相對簡單,因此也是目前轉(zhuǎn)基因研究中應(yīng)用較為廣泛的一種方法。
3.花粉管通道法
在授粉后向子房注射合目的基因的DNA溶液,利用植物在開花、受精過程中形成的花粉管通道,將外源DNA導(dǎo)入受精卵細胞,并進一步地被整合到受體細胞的基因組中,隨著
常用的動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)
(1)核顯微注射法
核顯微注射法是動物轉(zhuǎn)基因技術(shù)中最常用的方法。它是在顯微鏡下將外源基因注射到受精卵細胞的原核內(nèi),注射的外源基因與胚胎基因組融合,然后進行體外培養(yǎng),最后移植到受體母畜子宮內(nèi)發(fā)育,這樣分娩的動物體內(nèi)的每一個細胞都含有新的DNA片段。-這種方法的缺點是效率低、位置效應(yīng)(外源基因插入位點隨機性)造成的表達結(jié)果的不確定性、動物利用率低等,在反芻動物還存在著繁殖周期長,有較強的時間限制、需要大量的供體和受體動物等特點。
(2)精子介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移
精子介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移是把精子作適當(dāng)處理后,使其具有攜帶外源基因的能力。然后,用攜帶有外源基因的精子給發(fā)情母畜授精。在母畜所生的后代中,就有一定比例的動物是整合外源基因的轉(zhuǎn)基因動物。同顯微注射方法相比,精子介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移有兩個優(yōu)點:首先是它的成本很低,只有顯微注射法成本的1/10。其次,
(3)核移植轉(zhuǎn)基因法
體細胞核移植是近年來新出現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)基因技術(shù)。該方法是先把外源基因與供體細胞在培養(yǎng)基中培養(yǎng),使外源基因整合到供體細胞上,然后將供體細胞細胞核移植到受體細胞——去核卵母細胞,構(gòu)成重建胚,再把其移植到假孕母體,待其妊娠、分娩,便可得到轉(zhuǎn)基因的克隆動物。
1.顯微注射法
在顯微鏡下,用一根極細的玻璃針(直徑1-2微米)直接將DNA注射到胚胎的細胞核內(nèi),再把注射過DNA的胚胎移植到動物體內(nèi),使之發(fā)育成正常的幼仔。用這種方法生產(chǎn)的動物約有十分之一是整合外源基因的轉(zhuǎn)基因動物。
2.體細胞核移植方法
先在體外培養(yǎng)的體細胞中進行基因?qū),篩選獲得帶轉(zhuǎn)基因的細胞。然后,將帶轉(zhuǎn)基因體細胞移植到去掉細胞核的卵細胞中,生產(chǎn)重構(gòu)胚胎。重構(gòu)胚胎經(jīng)移植到母體中,產(chǎn)生的仔畜百分之百是轉(zhuǎn)基因動物。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的關(guān)系
自從人類耕種作物以來,我們的祖先就從未停止過作物的遺傳改良。過去的幾千年里農(nóng)作物改良的方式主要是對自然突變產(chǎn)生的優(yōu)良基因和重組體的選擇和利用,通過隨機和自然的方式來積累優(yōu)良基因。遺傳學(xué)創(chuàng)
因此,轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)是一脈相承的,其本質(zhì)都是通過獲得優(yōu)良基因進行遺傳改良。但在基因轉(zhuǎn)移的范圍和效率上,轉(zhuǎn)基因技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)有兩點重要區(qū)別。第一,傳統(tǒng)技術(shù)一般只能在生物種內(nèi)個體間實現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移,而轉(zhuǎn)基因技術(shù)所轉(zhuǎn)移的基因則不受生物體間親緣關(guān)系的限制。第二,傳統(tǒng)的雜交和選擇技術(shù)一般是在生物個體水平上進行,操作對象是整個基因組,所轉(zhuǎn)移的是大量的基因,不可能準確地對某個基因進行操作和選擇,對后代的表現(xiàn)預(yù)見性較差。而轉(zhuǎn)基因技術(shù)所操作和轉(zhuǎn)移的一般是經(jīng)過明確定義的基因,功能清楚,后代表現(xiàn)可準確預(yù)期。因此,轉(zhuǎn)基因技術(shù)是對傳統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和補充。將兩者緊密結(jié)合,可相得益彰,大大地提高動植物品種改良的效率。
下面分別對轉(zhuǎn)基因動物和轉(zhuǎn)基因植物來進行描述。
1、轉(zhuǎn)基因植物
轉(zhuǎn)基因植物是基因組中含有外源基因的植物。它可通過原生質(zhì)體融合、細胞重組、遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移、染色體工程技術(shù)獲得,有可能改變植物的某些遺傳特性,培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病毒、抗蟲、抗寒、抗旱、抗?jié)、抗鹽堿、抗除草劑等的作物新品種。而且可用轉(zhuǎn)基因植物或
2、轉(zhuǎn)基因動物
轉(zhuǎn)基因動物就是基因組中含有外源基因的動物。它是按照預(yù)先的設(shè)計,通過細胞融合、細胞重組、遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移、染色體工程和基因工程技術(shù)將外源基因?qū)刖印⒙鸭毎蚴芫,再以生殖工程技術(shù),有可能育成轉(zhuǎn)基因動物。通過生長素基因、多產(chǎn)基因、促卵素基因、高泌乳量基因、瘦肉型基因、角蛋白基因、抗寄生蟲基因、抗病毒基因等基因轉(zhuǎn)移,可能育成生長周期短,產(chǎn)仔、生蛋多和泌乳量高,轉(zhuǎn)基因超級鼠比普通老鼠大約一倍。生產(chǎn)的肉類、皮毛品質(zhì)與加工性能好,并具有抗病性,已在牛、羊、豬、雞、魚等家養(yǎng)動物中取得一定成果。
還可將轉(zhuǎn)基因動物作為生物工廠(Biofactories),如以轉(zhuǎn)基因小鼠生產(chǎn)凝血因子IX、組織型血纖維溶酶原激活因子(t-PA)、白細胞介素2、α1-抗胰蛋白酶,以轉(zhuǎn)基因綿羊生產(chǎn)人的α1-抗胰蛋白酶,以轉(zhuǎn)基因山羊、奶牛生產(chǎn)LAt-PA,以轉(zhuǎn)基因豬生產(chǎn)人血紅蛋白等,這些基因產(chǎn)品具有高效、優(yōu)質(zhì)、廉價與相應(yīng)的人體蛋白具有同樣的生物活性,且多隨乳汁分泌,便于分離純化。
但由于轉(zhuǎn)基因動物受遺傳鑲嵌性和雜合性的影響,其有性生殖后代變異較大,難以形成穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因品系。因而,嘗試從受體動物細胞中分離出線粒體,以外源基因?qū)ζ溥M行離體轉(zhuǎn)化,再將轉(zhuǎn)基因線粒體導(dǎo)入受精卵,所發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動物雌性個體外培養(yǎng)的卵細胞與任一雄性個體交配或體外人工授精,由于線粒體的細胞質(zhì)遺傳,其有性后代可能全都是轉(zhuǎn)基因個體。
