转基因技术在动物遗传育种中的应用

赵为民，王学敏，任守文，李碧侠，方晓敏，付言峰（江苏省农业科学院畜牧研究所，江苏 南京 210014）



转基因技术在动物遗传育种中的应用

赵为民，王学敏，任守文，李碧侠，方晓敏，付言峰
（江苏省农业科学院畜牧研究所，江苏 南京 210014）

摘 要：转基因是一项新技术，具有广阔发展前景。本文从转基因的概念、应用等方面叙述了目前动物转基因技术的发展现状，以期让民众能够正确地理解转基因技术，促进我国动物转基因技术的发展及技术储备。

关键词：转基因；动物；遗传育种

随着科学技术的不断发展以及我国“转基因生物新品种培育重大专项”的启动实施，“转基因”一词语已经越来越频繁地呈现在大众的面前，但普通民众一般并不理解其本质，甚至对转基因有很大的抵触心理，这在一定程度上已经阻碍了我国转基因技术的发展。因而十分有必要进行转基因及其相关知识的普及，从而促进我国转基因技术的发展，使我国在世界转基因技术上占有一席之地。

1　转基因的概念

20世纪初期，遗传学家摩尔根通过果蝇遗传实验确定了染色体是基因载体。1953年沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构，认识了基因的本质—基因是具有遗传效应的DNA（脱氧核糖核酸）分子片段。转基因（技术）通俗来说就是从特定的生物体DNA中克隆一段所需要的基因片段，通过特定的方法导入到指定的生物体中，使其在体内表达。转基因的本质简单来说就是基因转移，从一个机体转移到另一个机体中。其实基因转移也是大自然中非常常见的一种现象，例如细菌中的演化，通过不断地进行基因转移获取新基因来形成新物种，现代杂交育种本质上也是基因转移，只不过是数量巨大的基因转移。

2　动物转基因的应用

2.1转基因动物育种

转基因技术在农业生产动物上的应用主要是转基因育种，可对动物进行精确的改良，从而快速达到对品种改良的目的。

抗病性能：2005年，Donovan等研究表明，将编码溶葡球菌酶的基因转入奶牛，转基因牛乳房炎葡萄球菌感染率仅为14%，而非转基因牛对照的感染率达71%。此外，吉林农业大学的欧阳红生教授制备了稳定整合靶向猪瘟病毒的shRNA表达盒的转基因克隆猪，并在细胞水平初步检验了其对猪瘟病毒增殖有显著的抑制作用。

生长速度：1985年，Hammer等首次将人的生长激素基因导入到猪中，获得的转基因猪与同窝非转基因猪比较，其生长速度显著提高。1989年，Pursel 等获得的转牛生长激素的转基因猪，其日增重和饲料利用率明显提高。如今，人们已经发展到了利用可调控的生长激素元件来制备转基因猪，这样一方面避免过量的生长激素对猪本身造成的危害，另一方面又促进了猪的生长速度。

肉质与奶品质：多不饱和脂肪酸（PUFAs）ω-6 和ω-3是人体必需的脂肪酸。ω-6存在于常见的食物中，而ω-3不饱和脂肪酸多存在于海洋动植物等内陆地区较少见的食物中。2006年，Lai等将获得线虫fat-1基因转到猪中，fat-1的功能可将ω-6脱氢生成ω-3 PUFAs，从而提高猪肉中ω-3多不饱和脂肪酸的含量，提升了猪肉营养价值。改善奶品质的主要内容之一是改变乳中已有成分的含量和比例。2003年，Brophy等培育了转有β-酪蛋白和κ-酪蛋白基因的转基因牛，奶中两种酪蛋白的含量分别提高了20%和100%。

环保：2001年加拿大圭尔夫大学的Golovan等人将细菌植酸酶基因转入到猪中，使其在猪的唾液中特异表达。结果发现转基因猪的唾液中表达的肌醇六磷酸酶能加强对饲料中磷的吸收，从而使粪便中的磷含量相对于野生型非转基因猪减少了75%，因而对环保大有裨益，被称之为“环保猪”。事实上，转基因抗虫棉的种植不仅挽救了我国的棉花生产，而且还大大降低了杀虫剂农药的使用量，从而使我国农业生态环境得到显著改善。

2.2生物医学

在动物生物医药领域，转基因技术主要应用于器官移植和生物制药与基因工程疫苗。

猪由于在器官上的生理结构和大小与人相似，被认为是人类异种器官移植的理想供体来源。然而，异种移植上一直存在着排斥反应，这已成为异种器官移植的一大障碍。利用转基因克隆技术可对猪的遗传基础进行改造，使之成为可适合人体器官移植的材料。早在1995年Rosengard等人就通过转基因技术将人补体抑制因子和衰退加速因子（hDAF）转到猪中，为解决器官移植中的超敏排斥反应提供了基础。随后的2002年，Lai和Dai等人结合基因打靶和体细胞核移植技术，成功获得α-1，3半乳糖苷转移酶基因的敲除猪，直到最近Yang等人利用最新的cas9技术一次性敲除了猪自身的逆转录病毒序列，这些都为解决猪异种器官移植奠定了良好的基础。

在生物制药上，可以将转基因动物作为生物工厂，生产一些比较珍贵的医用药物，例如利用转基因猪生产人血红蛋白、转基因小鼠生产α1-抗胰蛋白酶等。

3　展望

我国是世界上率先开展转基因生物育种的国家之一，但与世界发达国家的转基因水平研究上还存在着明显的差距。我国是一个农业生产大国，然而人口多，人均资源贫乏，旱、涝、病虫害频繁发生，传统技术（杂交育种等）的使用将来可能无法满足未来社会和人口发展的需要。当今中国转基因生物育种技术的发展正处在关键时刻，因此，我们需要依照今年中央1号文件，做到“加强农业转基因技术研发和监管，在确保安全的基础上慎重推广”，促进我国动物转基因技术的发展，做好未来广泛使用动物转基因的技术储备工作。

（编辑：尹 云）

中图分类号：S813

文献标识码：B

文章编号：1006-799X（2016）06-0030-01

作者简介：赵为民（1983-），男，湖北钟祥人，助理研究员，主要从事猪遗传育种研究。

基金项目：转基因生物新品种培育科技重大专项（2014ZX08006003-011）。