动物遗传育种学- 转基因与生物安全性.pdf

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1、Chapter18转基因与生物安全性贝类遗传育种研究室2012/12/9Chapter18转基因与生物安全性第一节概述第二节转基因技术的原理与方法第三节外源基因整合、表达与遗传第四节转基因水产动物的安全性第一节概述•转基因技术的发展1982年，美RichardD.Palmiter等首次将大鼠生长激素（GH）基因导入小鼠受精卵中，获得了个体比大鼠大1倍的转基因“超级鼠”，此后，转基因技术得以飞速发展。第一节概述•转基因通常是指在DNA操作过程中整合到动、植物受体细胞染色体上的外源基因。•转基因技术为了能够使外源基因在动、植物体内稳定展现出相应的生物学表

2、型，必须采用转基因的重组子构建技术、重组分子导入动植物体内的转化技术、转基因在受体细胞染色体上的稳定整合及可控表达技术，这些技术统称为转基因技术。第一节概述•转基因技术在水产动物育种上的应用1984年朱作言等将小鼠重金属螯合蛋白基因启动子与调控序列和人生长激素基因的重组DNA注射到鱼受精卵原核内，培育出生长速度快的转基因鱼，证明了外源基因可在受体鱼内整合、表达、促生长，并通过性腺传递给子代，建立了世界上首例转基因鱼模型。第一节概述•转基因技术在水产动物育种上的应用I.快速育种传统的品种选育需经过多代反复选种交配才能育成优良品种。转基因技术可能在很短时

3、间内超越自然界亿万年生物进化历程，创造自然界原来没有的品种或品系；II.改良养殖性能加快受体生长、提高饵料利用率及抗逆性等。转基因鱼生长速度可提高11%～30%，即“超级鱼”。第一节概述•转基因技术在水产动物育种上的应用III.生产医药生物制品利用海水养殖生物生产基因工程口服药物和疫苗，既能利用海洋生物量大、生产成本低的特点，又能避免表达后提取、纯化的复杂性（携带人胰岛素的转基因鱼以提供胰岛素）；IV.转基因鱼的育性控制不育的转基因鱼或雌核发育转基因鱼，是解决转基因鱼进入天然水域后对同类或可交配的近亲种类的遗传背景产生影响和干扰的好办法第二节转基因技

4、术的原理与方法•转基因的主要技术外源基因的构建外源基因有效导入生殖细胞或胚胎干细胞外源基因的表达和检测第二节转基因技术的原理与方法•一、外源基因的构建启动子目的基因外源基因转录终止信号(一)、启动子I.病毒基因启动子:猴空泡病毒启动子（SV40）和禽肉瘤病毒启动子（RSV）II.高等动物启动子和增强子：如小鼠金属硫蛋白基因启动子（mMT）III.鱼类基因启动子：如β肌动蛋白（β-actin）基因启动子、抗冻蛋白启动子（AFP）、鲤金属硫蛋白基因启动子(二)、目的基因目的基因生长激素(GH)增加抗逆性的报告基因基因基因抗冻蛋白(AFP)基因抗病性基因珠

5、蛋白基因(二)、目的基因•生长激素（GH）基因鱼类转基因研究的第一个热点：①获得生长快、产量高的“超级鱼”；②对各种动物和人的生长激素及其基因序列都已研究清楚，并且用DNA重组技术构建了许多含mMT启动子和生长激素基因的质粒，为各种动物转基因研究和实践准备了现成的材料；③很多实验都证明哺乳类和鱼类的生长激素注射到鱼体后，不仅能产生明显的促生长作用，而且还能提高某些鱼类对水体盐度的适应力和饲料转换系数。(二)、目的基因•生长激素（GH）基因第一代转基因鱼：哺乳类或家畜的生长激素基因远源基因存在着在受体鱼细胞中的表达调控与生物学效应以及转基因鱼消费安全

6、等问题第二代转基因鱼：“全鱼”基因、“自源基因”(autotransgenic)除安全性外，“全鱼”结构还可提高转移基因的表达水平(二)、目的基因•转生长激素（GH）基因实例Du（1992）用美洲大绵鳚启动子opAFP和大鳞大麻哈鱼GH基因构成的融合基因转移到大西洋鲑受精卵中，获得转基因鱼个体的体重比对照组平均要大3.8倍，标志着第二代转基因鱼的诞生；最戏剧性的转生长激素基因“超鱼”来自Devlin等(1994,Nature371)的报道,结果表明转生长激素基因鱼平均体重比对照平均体重高11倍,最大个体体重比对照最大个体体重大37倍。(二)、目的基

7、因•转生长激素（GH）基因实例虹鳟:RobertH.Devlin,2001,Nature(二)、目的基因•抗冻蛋白(AFP)基因鱼类转基因研究的第二个热点：抗冻蛋白（anti-freezeproteins,AFP）具有降低胞内溶液凝固点的作用，存在于美洲黄盖鲽等寒冷水域的鱼体内；把AFP基因转移到缺乏该基因的鱼（各种热带经济鱼类如罗非鱼等）中，以提高这些鱼类的抗寒能力，从而扩大这些鱼类的养殖地域及节省越冬期间的能量消耗，为水产养殖提供新的品质优良的品种。(二)、目的基因•抗冻蛋白(AFP)基因目前已从美洲拟鲽、黄盖鲽、瓦氏雅罗鱼等鱼类中分离并克隆出A

8、FP基因。转抗冻蛋白基因金鱼：纽芬兰大洋条鳕AFP基因注入金鱼受精卵中；转抗冻蛋白基因鲫鱼：美洲大绵鳚AFP