世界上首只轉基因猴于2000年10月2日誕生在美國。這是世界上首次培育成功轉基因靈長類動物,此項成果將為人類最終戰勝糖尿病、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大學稱,這只名為“安迪”的轉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。
關于轉基因:
轉基因技術的定義
將人工分離和修飾過的基因導入到生物體基因組中,由于導入基因的表達,引起生物體的性狀的可遺傳的修飾,這一技術稱之為轉基因技術(Transgene technology)。人們常說的"遺傳工程"、"基因工程"、"遺傳轉化"均為轉基因的同義詞。經轉基因技術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)。
幾種常用的植物轉基因方法
遺傳轉化的方法按其是否需要通過組織培養、再生植株可分成兩大類,第一類需要通過組織培養再生植株,常用的方法有農桿菌介導轉化法、基因槍法;另一類方法不需要通過組織培養,目前比較成熟的主要有花粉管通道法。
1.農桿菌介導轉化法
農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雙子葉植物的受傷部位,并
農桿菌介導法起初只被用于雙子葉植物中,近年來,農桿菌介導轉化在一些單子葉植物(尤其是水稻)中也得到了廣泛應用。
2.基因槍介導轉化法
利用火藥爆炸或高壓氣體加速(這一加速設備被稱為基因槍),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技術,再生出植株,選出其中轉基因陽性植株即為轉基因植株。與農桿菌轉化相比,基因槍法轉化的一個主要優點是不受受體植物范圍的限制。而且其載體質粒的構建也相對簡單,因此也是目前轉基因研究中應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
常用的動物轉基因技術
(1)核顯微注射法
核顯微注射法是動物轉基因技術中最常用的方法。它是在顯微鏡下將外源基因注射到受精卵細胞的原核內,注射的外源基因與胚胎基因組融合,然后進行體外培養,最后移植到受體母畜子宮內發育,這樣分娩的動物體內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(外源基因插入位點隨機性)造成的表達結果的不確定性、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)精子介導的基因轉移
精子介導的基因轉移是把精子作適當處理后,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基因動物。同顯微注射方法相比,精子介導的基因轉移有兩個優點:首先是它的成本很低,只有顯微注射法成本的1/10。其次,
(3)核移植轉基因法
體細胞核移植是近年來新出現的一種轉基因技術。該方法是先把外源基因與供體細胞在培養基中培養,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,再把注射過DNA的胚胎移植到動物體內,使之發育成正常的幼仔。用這種方法生產的動物約有十分之一是整合外源基因的轉基因動物。
2.體細胞核移植方法
先在體外培養的體細胞中進行基因導入,篩選獲得帶轉基因的細胞。然后,將帶轉基因體細胞移植到去掉細胞核的卵細胞中,生產重構胚胎。重構胚胎經移植到母體中,產生的仔畜百分之百是轉基因動物。
轉基因技術與傳統技術的關系
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。過去的幾千年里農作物改良的方式主要是對自然突變產生的優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良基因。遺傳學創
因此,轉基因技術與傳統技術是一脈相承的,其本質都是通過獲得優良基因進行遺傳改良。但在基因轉移的范圍和效率上,轉基因技術與傳統育種技術有兩點重要區別。第一,傳統技術一般只能在生物種內個體間實現基因轉移,而轉基因技術所轉移的基因則不受生物體間親緣關系的限制。第二,傳統的雜交和選擇技術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,對后代的表現預見性較差。而轉基因技術所操作和轉移的一般是經過明確定義的基因,功能清楚,后代表現可準確預期。因此,轉基因技術是對傳統技術的發展和補充。將兩者緊密結合,可相得益彰,大大地提高動植物品種改良的效率。
下面分別對轉基因動物和轉基因植物來進行描述。
1、轉基因植物
轉基因植物是基因組中含有外源基因的植物。它可通過原生質體融合、細胞重組、遺傳物質轉移、染色體工程技術獲得,有可能改變植物的某些遺傳特性,培育高產、優質、抗病毒、抗蟲、抗寒、抗旱、抗澇、抗鹽堿、抗除草劑等的作物新品種。而且可用轉基因植物或
2、轉基因動物
轉基因動物就是基因組中含有外源基因的動物。它是按照預先的設計,通過細胞融合、細胞重組、遺傳物質轉移、染色體工程和基因工程技術將外源基因導入精子、卵細胞或受精卵,再以生殖工程技術,有可能育成轉基因動物。通過生長素基因、多產基因、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移,可能育成生長周期短,產仔、生蛋多和泌乳量高,轉基因超級鼠比普通老鼠大約一倍。生產的肉類、皮毛品質與加工性能好,并具有抗病性,已在牛、羊、豬、雞、魚等家養動物中取得一定成果。
還可將轉基因動物作為生物工廠(Biofactories),如以轉基因小鼠生產凝血因子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,以轉基因綿羊生產人的α1-抗胰蛋白酶,以轉基因山羊、奶牛生產LAt-PA,以轉基因豬生產人血紅蛋白等,這些基因產品具有高效、優質、廉價與相應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,難以形成穩定遺傳的轉基因品系。因而,嘗試從受體動物細胞中分離出線粒體,以外源基因對其進行離體轉化,再將轉基因線粒體導入受精卵,所發育成的轉基因動物雌性個體外培養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遺傳,其有性后代可能全都是轉基因個體。