国内转基因鱼研究概况

转基因鱼是生物技术的成果生物技术是一项以生命科学为基础,利用生物体系和工程原理生产生物制品和创造新物种的综合性科学技术。又称生物工程。主要包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程四个领域。基因工程是现代生物技术的核心,它在生物技术中占有重要的地位和起着重要作用。所谓基因工程,是指人们利用分子生物学技术手段,操纵、改造和重建细胞的基因组,从而使生物体的遗性状发生定向变异。而转基因动植物则是传统基因工程的进一步发展,也是基因工程这一科学技术发展的必然趋势。基因转移技术具有为人类造福的巨大潜力,首先受益的是医药卫生和保健事业,如基因工程药物的开发、遗传病的基因诊断和遗传保健以及基因治疗等,给医学带来划时代的变革。另外,从20世纪80年代后期开始,在农业、畜牧业和水产养殖业中,也逐渐引进了基因转移技术,出现了高产、优质、抗虫和抗病的转基因植物和转基因动物品系,显露出农牧渔业高科技革命的曙光,这再一次表明基因工程技术在科学技术研究中有着重要的地位和作用。

中国水产门户网报道动物基因工程是20世纪70年代开展起来的一项遗传育种新技术。我国学者朱作言率先提出了鱼类转基因研究。由于鱼类具有它自身的有利条件,如属较低等的脊椎动物、可对多种高等脊椎动物的生长激素作出反应,因此继1985年第一批转基因鱼在中国问世以后,世界上许多国家相继开展了鱼类转基因研究。在短短几年中,取得了很大的成绩。我国是水产大国,而且又有鱼类核移植的良好基础,在许多单位开展了鱼类转基因研究,并取得较好成绩。下面把我国一些学者进行的鱼类转基因工作作一简介。1.朱作言等首先进行鱼类转基因研究,采用显微注射方法,把小鼠重金属结合蛋白基因启动顺序与人生长激素基因序列的重组DAN片段,注入鲤鱼、鲫鱼和泥鳅的受精卵。该研究证明了外源基因可以通过生殖细胞传递给后代,并显示出不同程度的快速生长效应。该研究首次建立了一个高效、简洁而且完整的转基因鱼模型,它为鱼类基因工程定向育种新技术奠定了实验基础。同时该研究就鱼类基因转移和育种的一系列问题进行了深入探讨,为进一步开展鱼类转基因研究打下了基础。但实验表明,hGH基因不是理想的目的基因,再加之生物安全和人们的观念问题,朱作言又成功的克隆了鲤鱼和草鱼的肌动蛋白基因,并获得了具有调节功能的肌动蛋白基因启动子,和草鱼的生长激素基因组合成全鱼基因,导入鲤鱼和银鲫,先将进入中试阶段。朱作言等的一系列研究促进了鱼类转基因研究的发展。2.吴婷婷和夏德全等采用显微注射方法,将带有小鼠重金属结合蛋白基因启动子与人生长激素基因序列重组的线状DNA片段,注入团头鲂和鲤的受精卵,获得成活的实验鱼。经斑点杂交,Southern杂交、Northern杂交、放射免疫和酶联等方法检测,表明外源基因在受体鱼中得到整合、转录和表达,并具有促生长效应。转基因雌鱼和雄鱼有性繁殖所获得的子代带有外源基因,表明外源基因能通过性细胞传给子代,并仍具促生长效应。3.孙效文等用显微注射方法,把牛、羊生长激素基因注入黑龙江野鲤、荷包红鲤抗寒品系和德国镜鲤等受精卵,孵化后得到143尾转基因鱼。他们的研究确立外源基因注射到鲤鱼受精卵的最佳注射时间为鲤鱼受精卵发育的单细胞后期。他们又进行了全鱼基因克隆,构建了鲤鱼小鼠重金属结合蛋白基因启动子和大麻哈鱼生长激素基因重组的全鱼生长激素基因,在鲤鱼上进行转基因试验,而且他们正在把转基因鲤鱼投入中试。国内鱼类转基因研究蓬勃发展。除了上述研究外,还有很多鱼类转基因研究的报道(许克圣等,1991;邹钧等,1991;魏彦章等,1992)。他们用人生长激素基因作外源基因进行转基因研究。也有用牛生长激素基因和羊生长激素的。还有一些实验室克隆了大麻哈鱼和虹鳟的生长激素基因,大鳞大麻哈鱼生长激素基因。除此以外,还克隆了抗冬蛋白基因。综上所述,我国进行转基因鱼研究的单位多,人员广,并取得了很大成绩,对鱼类转基因研究作出了重大贡献。

随着转基因技术进入实用化阶段,其负面影响也逐渐显露出来,包括转基因品种对人类健康、生态环境等的安全性问题。但作为一种先进的育种手段,尽管人们对转基因技术有各种怀疑,其仍将在鱼类…

基因转移以来,转基因动物的研究方兴未艾。动物基因工程研究最突出的方面便是转基因鱼的诞生。转基因鱼的研究作为转基因动物研究领域的一部分,虽然稍晚于哺乳类,但由于鱼类基因工程育种本身具有的潜在经济价值和作为转基因研究缩聚有的有利条件而取得重大进展。转基因鱼是目前国内外获得最成功的转基因动物之一。

随着转基因技术进入实用化阶段,其负面影响也逐渐显露出来,包括转基因品种对人类健康、生态环境等的安全性问题。但作为一种先进的育种手段,尽管人们对转基因技术有各种怀疑,其仍将在鱼类育种中发挥重要作用。

国内转基因鱼研究概况

转基因技术概述

动物基因工程是20世纪70年代开展起来的一项遗传育种新技术。我国学者朱作言率先提出了鱼类转基因研究。由于鱼类具有它自身的有利条件,如属较低等的脊椎动物、可对多种高等脊椎动物的生长激素作出反应,因此继1985年第一批转基因鱼在中国问世以后,世界上许多国家相继开展了鱼类转基因研究。在短短几年中,取得了很大的成绩。我国是水产大国,而且又有鱼类核移植的良好基础,在许多单位开展了鱼类转基因研究,并取得较好成绩。下面把我国一些学者进行的鱼类转基因工作作一简介。

转基因技术是一种物种间的基因改良技术。转基因鱼是指将外源基因导入受体鱼的基因组内,并使其稳定整合并能遗传给后代的鱼类。目前,显微注射法是比较常用和有效的基因导入方法。

1.朱作言等首先进行鱼类转基因研究,采用显微注射方法,把小鼠重金属结合蛋白基因启动顺序与人生长激素基因序列的重组DAN片段,注入鲤鱼、鲫鱼和泥鳅的受精卵。该研究证明了外源基因可以通过生殖细胞传递给后代,并显示出不同程度的快速生长效应。该研究首次建立了一个高效、简洁而且完整的转基因鱼模型,它为鱼类基因工程定向育种新技术奠定了实验基础。同时该研究就鱼类基因转移和育种的一系列问题进行了深入探讨,为进一步开展鱼类转基因研究打下了基础。但实验表明,hGH基因不是理想的目的基因,再加之生物安全和人们的观念问题,朱作言又成功的克隆了鲤鱼和草鱼的肌动蛋白基因,并获得了具有调节功能的肌动蛋白基因启动子,和草鱼的生长激素基因组合成全鱼基因,导入鲤鱼和银鲫,先将进入中试阶段。朱作言等的一系列研究促进了鱼类转基因研究的发展。

近年来,作为分子生物学领域当中极具潜力的技术之一,转基因生物技术的应用在全球范围内以令人难以想像的速度发展起来。传统生物技术是借助自然选择或控制繁殖的方法进行物种内的基因改良,而转基因技术则是一种物种间的基因改良技术。它基于现代分子生物学、动物胚胎和配子生物工程技术,运用电穿孔、基因枪等方法,将外源基因导入到目的生物基因组中,使人类按照自己的意愿有目的、有计划、有根据、有预见地改变动物的遗传组成,赋予动物新的表型特征。并且外源基因可遵循遗传法则稳定遗传至子代,新性状在其子代稳定表达。

2.吴婷婷和夏德全等采用显微注射方法,将带有小鼠重金属结合蛋白基因启动子与人生长激素基因序列重组的线状DNA
片段,注入团头鲂和鲤的受精卵,获得成活的实验鱼。经斑点杂交,Southern杂交、Northern杂交、放射免疫和酶联等方法检测,表明外源基因在受体鱼中得到整合、转录和表达,并具有促生长效应。转基因雌鱼和雄鱼有性繁殖所获得的子代带有外源基因,表明外源基因能通过性细胞传给子代,并仍具促生长效应。

转基因鱼的产生

3.孙效文等用显微注射方法,把牛、羊生长激素基因注入黑龙江野鲤、荷包红鲤抗寒品系和德国镜鲤等受精卵,孵化后得到143尾转基因鱼。他们的研究确立外源基因注射到鲤鱼受精卵的最佳注射时间为鲤鱼受精卵发育的单细胞后期。他们又进行了全鱼基因克隆,构建了鲤鱼小鼠重金属结合蛋白基因启动子和大麻哈鱼生长激素基因重组的全鱼生长激素基因,在鲤鱼上进行转基因试验,而且他们正在把转基因鲤鱼投入中试。

转基因鱼是指采用基因转移技术,将外源基因导入受体鱼基因组内,并使其稳定整合并能遗传给后代的鱼类。鱼类是脊椎动物中较原始的类群,遗传可塑性很大,受精卵易得,胚胎发育快,对发育的条件要求低,易于培育和观察,从而成为研制转基因动物和培育优良品种的极好材料。

国内鱼类转基因研究蓬勃发展。除了上述研究外,还有很多鱼类转基因研究的报道。他们用人生长激素基因作外源基因进行转基因研究。也有用牛生长激素基因和羊生长激素的。还有一些实验室克隆了大麻哈鱼和虹鳟的生长激素基因。除此以外,还克隆了抗冬蛋白基因。综上所述,我国进行转基因鱼研究的单位多,人员广,并取得了很大成绩,对鱼类转基因研究作出了重大贡献。

1985年,我国科学家朱作言等率先开展了淡水鱼类基因工程育种的研究。他们利用显微注射装置,成功地将带有小鼠重金属结合蛋白基因启动顺序的人生长激素基因的重组DNA片断,注入鲤、鲫、泥鳅等受精卵的胚盘内。外源基因的导入率达100%,外源基因在受体鱼中的整合率则为50%。在转基因鱼中约有50%的个体可表达人生长激素,一些转基因鱼表现出快速生长效应,外源基因可通过有性生殖传递到下一代。此后,美国、英国、法国、日本等国家和地区的几十个实验室才相继跻身于这一研究的行列之中。但要使这项技术尽快地进入到实用阶段,为人们提供可食用的迅速生长的转基因鱼,还需要构建鱼类基因库,从中克隆鱼类自身的生长激素基因,然后依靠遗传工程的技术最终完成鱼类新品系的选育。

转基因鱼构建构建转基因鱼是一个复杂而科技含量较高的技术,主要包括以下几个方面:

鱼类基因转移的主要方法

1.目的基因的获得

构建转基因鱼首先要获得目的基因,然后进行基因克隆,最后把外源基因导入受体鱼。有效地向受体鱼导入外源基因,是研制转基因鱼的关键步骤之一。目前,已经建立了显微注射、点穿孔法、精子载体法等。其中显微注射法是目前最常用和比较有效的基因导入方法。

首先从基因文库中得到一个含侧翼调控序列的合适的目的基因。侧翼调控序列包括位于基因编码序列上游的启动子及位于编码序列上游和下游的组织特异性增强子。

显微注射法是最先采用的转基因方法,被广泛应用并取得了较好的结果。其方法为在显微镜下,借助显微操作器,将直径几微米的玻璃细针插入受精卵原核或核附近的细胞质中,注入一定量的外源基因,注射后的受精卵于室温下在生理盐水中发育成鱼苗。杨隽等通过显微注射方法将重组基因片段导入鲫鱼受精卵内,发现全鱼基因在鲫鱼基因组中的整合率为36.4%,对转基因阳性鱼的RNA样本进行Northern印迹杂交检测,转录率为25%。梁利群等用显微注射的方法,共生产出以大麻哈鱼生长激素基因为结构基因,鲤鱼MT基因为启动子的融合基因转基因鲤鱼115万尾,得到189尾整合外源生长激素基因的鲤鱼。显微注射法的技术比较成熟,转化频率高达20%。

2.基因克隆

转基因鱼的研究现状

获得的基因序列必须克隆到质粒或噬菌体中,并在合适的菌种中扩增。然后从培养的细菌中提取这种质粒或噬菌体DNA,用合适的限制性内切酶酶切分离出插入载体的外源基因序列。通过电泳分析,确定分离的DNA片段的分子量,以证实所分离的序列是我们所需的基因片段。

技术问题。目前除了在基因转移技术上不断完善和创新,在基因来源上也有了较大发展。早期的转基因鱼研究使用的结构基因多为人、牛、鼠等哺乳动物的GH基因,重组基因的启动子主要来源于小鼠重金属螯合蛋白基因或病毒基因。鉴于消费安全和伦理上的原因,这样的转基因鱼难以为消费者所接受。针对这一问题,朱作言等提出了构建“全鱼”基因的设想,即重组基因的元件全部来源于鱼类。目前,国际上已克隆出20多种鱼的GH基因,包括鲷鱼、大马哈鱼等。在此基础上,国内外已构建出10多个“全鱼”重组基因,证实了其在受体鱼中的生物学功能。这些重组基因的应用,使人类向转基因鱼实用化的目标迈出了重要的一步。

3.受体鱼的获得

安全性问题。随着转基因技术进入实用化阶段,其负面影响也逐渐显露出来,这主要是指转基因品种对人类健康、生态环境等的安全性问题,这已引起全世界对转基因技术的广泛争论。在转基因植物中,已发现了一些问题,如美国康奈尔大学罗西发现转抗基因玉米虽可产生抗虫害能力,但同时也具有毒性,可能对生态环境产生不利影响。丹麦学者也发现转基因植物可将外源基因转移给杂草,即发生了转基因的非正常扩散。另外,到目前为止,以转基因品种为原料制造的食品对人类健康的影响也尚无定论。这些情况都迫使人们在进行转基因研究时必须慎重。鱼类能在各种水体中间游动,活动的地域相当广泛,一旦转基因鱼被释放到开放水体中,又不像植物或陆生动物那样可以较方便地回收,所以它们对生态环境可能产生的影响将比转基因农作物更为严重,而且污染源几乎不可能消除。

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