转基因技术在家畜育种中应用的进展

汤洛银

(湖北省恩施市畜牧兽医局卫生监督所,湖北恩施 445000)

转基因技术在家畜育种中应用的进展

汤洛银

(湖北省恩施市畜牧兽医局卫生监督所,湖北恩施 445000)

转基因动物是现代生物技术中一个极其重要的研究领域。转基因技术的出现为家畜的育种带来了新的契机。采用这项新技术不仅能产生转基因家畜,而且能改变家畜的某些可遗传性状和提高生产能力。对于创造新的基因工程个体,进而培育转基因家畜新品系或新群体,都具有重要的价值。本文阐述了转基因技术在动物的繁育速度、品质改善、抗病能力等方面上的应用,说明了对转基因技术在动物品种改良中所遇到的问题,并展示了转基因技术在动物品种改良中的应用前景。

转基因;家畜;育种;现状;前景

转基因技术是将外源基因通过载体导人受体生物体内，让其获得新特性的一门复杂技术。由于这一技术能够实现基因的种间转移，用于动物育种将大大提高育种的目的性，加快育种进程。随着生物技术的发展，转基因技术相继在微生物、植物、动物中取得了成功，人们也对此技术产生了浓厚的兴趣。但是随着研究的深入，很多复杂的问题将得到解决。转基因技术在定向改造生物体中有着无法可比的优越性。在动物品种改良的过程中，有着确定的目标、周密的设计、精确的操作，是目前最先进的技术。该技术的发展对于家畜育种及其生产上的应用具有广阔的前景。

1 转基因动物的应用功能

1.1 提高动物的繁育速度

利用转基因动物个体改进常规育种，目前在转基因兔研究中以转入GH基因和hGRF基因为多见。在实际生产中，我们希望培养出生长快、体型大、饲料转化率高的动物品种，在育种过程中，我们选择出具有以上性能的动物品种，进行扩繁培养，希望动物后代具有以上优良特性，这在实际生产中也取得良好的效果。但是，由于优良品种特性遗传的不稳定性，给育种工作者带来了很大的难题。在转基因技术中，我们可将控制这些性状的基因分离出来，然后将这些基因导入生物体内，让这些生物体也显示出类似的性状。转基因动物是将外源基因导入动物的生殖细胞和早期胚胎细胞，并整合到受体细胞的基因组中，外源基因随细胞的分裂而增殖，在体内表达，然后由这些组织和细胞发育成新的动物个体。

转基因猪核心群的生长水平比非转基因猪提高20%，生产效率提高5%。说明通过技术的改进，仍然可以取得令人欣慰的结果。在转基因兔方面，因为兔体型比较小，繁殖周期短，所以人们在兔上做的科学实验比较多，取得了较多的结果。在转基因鸡方面，因为禽类有其独特的生殖解剖结构和生殖生理，所以转基因研究方面滞后于哺乳动物。

1.2 改善动物品质

常规育种改良畜禽品种进展较慢，而且有些种畜的生产性能已达到相当高的水平，很难获得较大的进展，利用转基因技术，将所需的优良基因直接转入待改良群体中，从而培育出具有优良品质的转基因品系。在动物生产中，一方面应提高动物的产量，另一方面应提高动物肉类的品质。由于生产条件的现代化，动物产量取得很大的提升，然而在提高动物肉类的品质方面，却做得很不够。

在改善动物品质的过程中，人们把较多的目光在放在奶牛身上。人们倾向于改善牛奶的品质或在牛奶中生产一些有价值的东西。牛奶中含有大量的乳糖，多数人不能完全将其消化，或对乳糖过敏，严重时会导致腹泻、恶心或脱水等。利用转基因技术将肠乳糖基因导入奶牛基因组中，获得了能生产低乳糖或无乳糖汁的转基因牛。转基因奶牛的乳腺可以源源不断地提供目的基因的产物（药物蛋白质），不但产量高，而且表达产物经过充分修饰和加工，具有稳定的生物活性。作为生物反应器的转基因奶牛又可无限繁殖，故具有成本低、周期短和效益好的优点。利用转基因技术将一些有重要价值的基因导入奶牛基因组，通过奶牛的乳腺来表达，从而生产高价值的牛奶，是目前人们追求的主流方向。在转基因羊方面，将毛角蛋白II型中间细丝基因导入绵羊基因组中，转基因绵羊长出的羊毛光泽亮丽，羊毛中的羊毛脂的含量明显提高。转基因技术在改善动物品质方面，针对的对象和对象的某一方面有很大的不同。

1.3 提高动物的抗病能力

畜禽传染病一直是严重威胁畜牧业的毒瘤，不仅直接影响到畜禽产品生产，同时也降低了产业投入的积极性，转基因家畜在抗病育种方面具有明显的优势。将抗病性基因导入受精卵，发育成的个体就可能表现抗病性。在对各种动物的抗病基因转移研究中，对鸡的抗病效果研究最为显著。在动物生产能力的提升的同时，各种疾病也随即袭来，令人防不胜防。在生产中，做好动物的防病工作和提高动物自身的抗病能力是十分重要的。在动物遗传育种中，认识各种疾病在畜禽中遗传规律是必不可少的，因为在抗病选育过程中，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。我们要认识到传统的育种工作仍然是带着一定的盲目性。利用转基因技术将一些抗病基因导入畜禽的动物基因组中，可以让其获得特异性抗病毒或抗病能力。例如将禽白血病毒包衣糖蛋白基因组导入肉鸡的基因组中，转基因鸡能大量表达游离包衣糖蛋白。当禽白血病毒侵染宿主时，过量的包衣蛋白与宿主细胞表面受体特异性结合，从而阻断病毒的感染途径，使鸡获得抗感染能力。奶牛乳房炎是严重危害奶牛养殖业的一种传染性疾病，严重影响奶牛产奶量、乳脂率以及牛奶的品质，金黄色葡萄球菌是引起乳房炎的主要病原体之一。目前不管是疫苗还是抗体都不能有效地抑制或者抵抗这种葡萄状球菌。将编码溶葡球菌酶的基因转入奶牛基因组中获得转基因牛，证明在其乳腺中表达的溶葡球菌酶可以有效预防由葡萄球菌引起的乳房炎，转基因牛葡萄球菌感染率仅为14%，而非转基因牛对照感染率达71%。将Visna病毒的衣壳蛋白基因转入绵羊，可获得抗病能力明显提高的转基因羊。

2 转基因技术在动物品种改良中存在的问题与建议

转基因技术在动物品种改良取得很大的成绩的同时，也不可避免遇到一些难以预料的问题。由于对高等动物体内基因表达调控的机制了解不够，对转基因动物的安全性问题也难以把握。高等动物的基因组比较庞大，外源基因整合到动物的染色体组上的机制也不清楚，所以外源基因在动物体内的表达效率和遗传的稳定性在不同的动物个体之间存在很大的差异。转基因技术在动物品种改良中所采用的方法，目前其具体措施也不够完善，转基因动物的效率比较低。从已积累的资料看，常用于微注射的转基因长度为几至250kb，它在小鼠转基因的效率（阳性子代动物／注射受精卵总数）为1%～10%。但是，许多实验室远不能达到此效率，而且阳性率结果重复性差，甚至无法重复，有的实验室长期得不到转基因动物。

目前转基因动物育种存在的主要问题是成本高、效率低；被转基因表达不理想以及转基因动物及其产品还存在一定的潜在风险等，针对这些问题，建议转基因动物育种今后应着重加强以下几方面的工作。

（1）进一步加强基础性问题的研究

如在提高基因转移效率和定点整合的方法学方面应予以优先研究；对一些已用于转移的基因，对其发育和组织特异性表达的基因开关和表达物水平控制的机制，应给予充分重视。

（2）加强学科间、部门间的合作

转基因动物涉及生物学、医学、畜牧学、兽医学的理论和技术问题，需要多门类、多学科的研究人员通力合作。另外，此研究也是一个具有高风险、高投人的研究领域，需要政府、企业和研究机构共同参与完成。

（3）进一步控制畜禽疾病，比如说仔猪腹泻和贫血对养猪业危害很大，已知病的发生与乳铁蛋白水平不足有关，如果用转基因技术提高其乳铁蛋白水平，将是一个较根本的防治手段。在广大牧区毒草常常引起家畜中毒，是否可以考虑通过转基因而消除或减少其毒害损失。

（4）加强转基园动物的安全性评估

随着功能性基因组研究的开发以及新基因的不断发现和利用，需要积累相应的大量科学数据来为新基因对环境和人体健康的影响做出正确评价。因此，有必要建立转基因安全性评估中心和相关技术体系，为转基因动物安全性提供科学依据。尽管存在一些问题，但已有的转基因技术成果已给动物育种和生产带来了重大变革，转基因技术的应用已从实验室走向社会。一场动物育种与生产的革命必将随着分子生物的的发展，尤其是转基因技术的成熟而逐步实现。

3 转基因动物在品种改良中的应用前景

转基因技术在动物品种改良中已经取得了明显的经济效益。由于其有着明确的目的，加上实验手段的不断改进，转基因技术在动物品种改良中的应用将会变得十分普遍。从目前的发展趋势看，转基因动物的研究和应用将是本世纪生物工程技术领域最活跃、最有实际应用价值的方向之一，它将给人类医药卫生、生物材料和家畜品种改良等领域带来革命性的变化，从而极大地提高人类健康水平和生活质量。同时，转基因技术在动物品种改良中将会加深外源基因在高等动物的表达与调控的认识，从而促进和带动一系列基础研究的展开。

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