轉基因技術在家畜育種中應用的進展

湯洛銀

(湖北省恩施市畜牧獸醫局衛生監督所,湖北恩施 445000)

轉基因技術在家畜育種中應用的進展

湯洛銀

(湖北省恩施市畜牧獸醫局衛生監督所,湖北恩施 445000)

轉基因動物是現代生物技術中一個極其重要的研究領域。轉基因技術的出現為家畜的育種帶來了新的契機。采用這項新技術不僅能產生轉基因家畜,而且能改變家畜的某些可遺傳性狀和提高生產能力。對于創造新的基因工程個體,進而培育轉基因家畜新品系或新群體,都具有重要的價值。本文闡述了轉基因技術在動物的繁育速度、品質改善、抗病能力等方面上的應用,說明了對轉基因技術在動物品種改良中所遇到的問題,并展示了轉基因技術在動物品種改良中的應用前景。

轉基因;家畜;育種;現狀;前景

轉基因技術是將外源基因通過載體導人受體生物體內，讓其獲得新特性的一門復雜技術。由于這一技術能夠實現基因的種間轉移，用于動物育種將大大提高育種的目的性，加快育種進程。隨著生物技術的發展，轉基因技術相繼在微生物、植物、動物中取得了成功，人們也對此技術產生了濃厚的興趣。但是隨著研究的深入，很多復雜的問題將得到解決。轉基因技術在定向改造生物體中有著無法可比的優越性。在動物品種改良的過程中，有著確定的目標、周密的設計、精確的操作，是目前最先進的技術。該技術的發展對于家畜育種及其生產上的應用具有廣闊的前景。

1 轉基因動物的應用功能

1.1 提高動物的繁育速度

利用轉基因動物個體改進常規育種，目前在轉基因兔研究中以轉入GH基因和hGRF基因為多見。在實際生產中，我們希望培養出生長快、體型大、飼料轉化率高的動物品種，在育種過程中，我們選擇出具有以上性能的動物品種，進行擴繁培養，希望動物后代具有以上優良特性，這在實際生產中也取得良好的效果。但是，由于優良品種特性遺傳的不穩定性，給育種工作者帶來了很大的難題。在轉基因技術中，我們可將控制這些性狀的基因分離出來，然后將這些基因導入生物體內，讓這些生物體也顯示出類似的性狀。轉基因動物是將外源基因導入動物的生殖細胞和早期胚胎細胞，并整合到受體細胞的基因組中，外源基因隨細胞的分裂而增殖，在體內表達，然后由這些組織和細胞發育成新的動物個體。

轉基因豬核心群的生長水平比非轉基因豬提高20%，生產效率提高5%。說明通過技術的改進，仍然可以取得令人欣慰的結果。在轉基因兔方面，因為兔體型比較小，繁殖周期短，所以人們在兔上做的科學實驗比較多，取得了較多的結果。在轉基因雞方面，因為禽類有其獨特的生殖解剖結構和生殖生理，所以轉基因研究方面滯后于哺乳動物。

1.2 改善動物品質

常規育種改良畜禽品種進展較慢，而且有些種畜的生產性能已達到相當高的水平，很難獲得較大的進展，利用轉基因技術，將所需的優良基因直接轉入待改良群體中，從而培育出具有優良品質的轉基因品系。在動物生產中，一方面應提高動物的產量，另一方面應提高動物肉類的品質。由于生產條件的現代化，動物產量取得很大的提升，然而在提高動物肉類的品質方面，卻做得很不夠。

在改善動物品質的過程中，人們把較多的目光在放在奶牛身上。人們傾向于改善牛奶的品質或在牛奶中生產一些有價值的東西。牛奶中含有大量的乳糖，多數人不能完全將其消化，或對乳糖過敏，嚴重時會導致腹瀉、惡心或脫水等。利用轉基因技術將腸乳糖基因導入奶牛基因組中，獲得了能生產低乳糖或無乳糖汁的轉基因牛。轉基因奶牛的乳腺可以源源不斷地提供目的基因的產物（藥物蛋白質），不但產量高，而且表達產物經過充分修飾和加工，具有穩定的生物活性。作為生物反應器的轉基因奶牛又可無限繁殖，故具有成本低、周期短和效益好的優點。利用轉基因技術將一些有重要價值的基因導入奶牛基因組，通過奶牛的乳腺來表達，從而生產高價值的牛奶，是目前人們追求的主流方向。在轉基因羊方面，將毛角蛋白II型中間細絲基因導入綿羊基因組中，轉基因綿羊長出的羊毛光澤亮麗，羊毛中的羊毛脂的含量明顯提高。轉基因技術在改善動物品質方面，針對的對象和對象的某一方面有很大的不同。

1.3 提高動物的抗病能力

畜禽傳染病一直是嚴重威脅畜牧業的毒瘤，不僅直接影響到畜禽產品生產，同時也降低了產業投入的積極性，轉基因家畜在抗病育種方面具有明顯的優勢。將抗病性基因導入受精卵，發育成的個體就可能表現抗病性。在對各種動物的抗病基因轉移研究中，對雞的抗病效果研究最為顯著。在動物生產能力的提升的同時，各種疾病也隨即襲來，令人防不勝防。在生產中，做好動物的防病工作和提高動物自身的抗病能力是十分重要的。在動物遺傳育種中，認識各種疾病在畜禽中遺傳規律是必不可少的，因為在抗病選育過程中，有可能引入一些有害的基因或使一些有益的基因被淘汰掉。我們要認識到傳統的育種工作仍然是帶著一定的盲目性。利用轉基因技術將一些抗病基因導入畜禽的動物基因組中，可以讓其獲得特異性抗病毒或抗病能力。例如將禽白血病毒包衣糖蛋白基因組導入肉雞的基因組中，轉基因雞能大量表達游離包衣糖蛋白。當禽白血病毒侵染宿主時，過量的包衣蛋白與宿主細胞表面受體特異性結合，從而阻斷病毒的感染途徑，使雞獲得抗感染能力。奶牛乳房炎是嚴重危害奶牛養殖業的一種傳染性疾病，嚴重影響奶牛產奶量、乳脂率以及牛奶的品質，金黃色葡萄球菌是引起乳房炎的主要病原體之一。目前不管是疫苗還是抗體都不能有效地抑制或者抵抗這種葡萄狀球菌。將編碼溶葡球菌酶的基因轉入奶牛基因組中獲得轉基因牛，證明在其乳腺中表達的溶葡球菌酶可以有效預防由葡萄球菌引起的乳房炎，轉基因牛葡萄球菌感染率僅為14%，而非轉基因牛對照感染率達71%。將Visna病毒的衣殼蛋白基因轉入綿羊，可獲得抗病能力明顯提高的轉基因羊。

2 轉基因技術在動物品種改良中存在的問題與建議

轉基因技術在動物品種改良取得很大的成績的同時，也不可避免遇到一些難以預料的問題。由于對高等動物體內基因表達調控的機制了解不夠，對轉基因動物的安全性問題也難以把握。高等動物的基因組比較龐大，外源基因整合到動物的染色體組上的機制也不清楚，所以外源基因在動物體內的表達效率和遺傳的穩定性在不同的動物個體之間存在很大的差異。轉基因技術在動物品種改良中所采用的方法，目前其具體措施也不夠完善，轉基因動物的效率比較低。從已積累的資料看，常用于微注射的轉基因長度為幾至250kb，它在小鼠轉基因的效率（陽性子代動物／注射受精卵總數）為1%～10%。但是，許多實驗室遠不能達到此效率，而且陽性率結果重復性差，甚至無法重復，有的實驗室長期得不到轉基因動物。

目前轉基因動物育種存在的主要問題是成本高、效率低；被轉基因表達不理想以及轉基因動物及其產品還存在一定的潛在風險等，針對這些問題，建議轉基因動物育種今后應著重加強以下幾方面的工作。

（1）進一步加強基礎性問題的研究

如在提高基因轉移效率和定點整合的方法學方面應予以優先研究；對一些已用于轉移的基因，對其發育和組織特異性表達的基因開關和表達物水平控制的機制，應給予充分重視。

（2）加強學科間、部門間的合作

轉基因動物涉及生物學、醫學、畜牧學、獸醫學的理論和技術問題，需要多門類、多學科的研究人員通力合作。另外，此研究也是一個具有高風險、高投人的研究領域，需要政府、企業和研究機構共同參與完成。

（3）進一步控制畜禽疾病，比如說仔豬腹瀉和貧血對養豬業危害很大，已知病的發生與乳鐵蛋白水平不足有關，如果用轉基因技術提高其乳鐵蛋白水平，將是一個較根本的防治手段。在廣大牧區毒草常常引起家畜中毒，是否可以考慮通過轉基因而消除或減少其毒害損失。

（4）加強轉基園動物的安全性評估

隨著功能性基因組研究的開發以及新基因的不斷發現和利用，需要積累相應的大量科學數據來為新基因對環境和人體健康的影響做出正確評價。因此，有必要建立轉基因安全性評估中心和相關技術體系，為轉基因動物安全性提供科學依據。盡管存在一些問題，但已有的轉基因技術成果已給動物育種和生產帶來了重大變革，轉基因技術的應用已從實驗室走向社會。一場動物育種與生產的革命必將隨著分子生物的的發展，尤其是轉基因技術的成熟而逐步實現。

3 轉基因動物在品種改良中的應用前景

轉基因技術在動物品種改良中已經取得了明顯的經濟效益。由于其有著明確的目的，加上實驗手段的不斷改進，轉基因技術在動物品種改良中的應用將會變得十分普遍。從目前的發展趨勢看，轉基因動物的研究和應用將是本世紀生物工程技術領域最活躍、最有實際應用價值的方向之一，它將給人類醫藥衛生、生物材料和家畜品種改良等領域帶來革命性的變化，從而極大地提高人類健康水平和生活質量。同時，轉基因技術在動物品種改良中將會加深外源基因在高等動物的表達與調控的認識，從而促進和帶動一系列基礎研究的展開。

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