畜禽胚胎工程与DNA指纹技术在生物工程领域的应用

二、畜禽生物技术

1.家畜胚胎移植与转基因

超数排卵胚胎移植综合技术的英文缩写为MOET。因为胚胎工程包括同期发情、超数排卵、胚胎采集，胚胎体外短期保存和培养，以及将胚胎植入受体母畜等一系列技术。我国在80年代采用精卵受精技术，获得了牛、羊、兔的试管家畜出生。随之，用胚胎切割的半胚在牛羊体上亦能发育并获取多胞胎。90年代，胚胎细胞核移植的克隆羊、兔、牛、猪也获得成功。生长激素是一种生长调节因子，对动物的生长发育起调控作用。目前，国内外对于生长激素转基因动物研究最多，有猪、兔、羊等。应用精子为载体和胚胎注射方法，将牛生长素基因导入猪胚内，得到了转基因猪。经仔代检测表明外源基因已嵌合到染色体上，但遗传转化率仅有3％。这种转基因猪，其体重增加和饲养效果都大于对照而皮下脂肪明显下降，转基因瘦肉猪亦有希望通过以猪胎儿成纤维细胞为核体进行克隆整合而获得。

目前牛的胚胎移植正向产业化迈进，向胚胎工程延伸。截止2005年7月累计移植高产奶牛胚胎12000余枚，鲜胚移植妊娠率达55％以上，冻胚移植妊娠率达40％。其中用性控胚胎移植受体1882头，妊娠率达35％，对已产犊的258头犊牛性别统计，母犊率为94.96％。国家奶业重大专项在河北的实施，极大地促进了河北省奶业的发展。河北省奶牛存栏、年牛奶产量、人均占有量分别由2000年的62.1万头、84.2万吨和14.4kg增加到2004年的160万头、270万吨和40.0kg，分别为2000年的2.6倍、3.2倍和2.8倍。

随着奶牛业的发展，胚胎移植推广范围逐渐扩大，国内有数十个单位和公司开展此项任务，并探讨胚胎移植产业的路子。现阶段牛胚胎移植技术逐渐成熟，但存在的问题也急需解决。例如，缺少高生产胚胎的种牛场；胚移的需设备、激素和药品大都靠进口，加大了成本，所以，产一头母犊需6000元，国家不补贴，农民难以承受。由此今后相关的胚胎工程技术和奶牛转基因技术的基础研究应给予加强，使奶牛产业化工程逐步深化与提高。

2.转基因与生物反应器

利用转基因动物生产某些需要的蛋白类物质，有着广阔的前景。这种转基因动物称为生物反应器。自1995年Lovell-Badge首次提出利用转基因动物乳腺生产重组蛋白以来，推动了家畜牛羊乳汁蛋白的重组试验。Ebert等（1991）用山羊β-酪蛋的基因启动子，与人组织性血纤维蛋白溶酶原激活因子（htPA）基因重组，制备出可在每升乳汁中表达3克ht-PA的转基因山羊。Wright等（1991）用绵羊β-乳球蛋白酶的转基因羊，人α-抗胰蛋白酶（haAT）基因作目的基因，导入绵羊受精卵，培育能生产人α-抗胰蛋白酶的转基因羊，在乳汁中的表达量可达30g/L。随之，Herman和Wall等利用牛体外精原核胚进行微注射，并得到转入牛酪蛋白-人乳铁蛋白融合基因乳牛。因为一头乳牛的年均产乳量一般在6000kg以上，可称为是一种高产的“生物反应器”。

2006年6月2日世界上第一个利用转基因山羊的腺生物反应器，生产的基因工程蛋白药物——重组人抗凝血Ⅲ（商品名：ATryn），获得欧洲医药评价署人用医药产品委员会审批上市的许可证。ATryn具有抑制血液中凝血酶活性，预防和治疗急慢性血栓血塞形成，对治疗抗凝血酶缺失有显著效果。其实，我国转基因羊乳腺生产人类药用蛋白方面也取得一些成果。如上海医学遗传研究所等单位，成功在转基因羊乳计中表达了人凝血因子IX（黄淑帧等1998）。扬州大学农学院等单位研究了乙肝病毒抗原（HbsAg）在转基羊乳计中的表达以及人促红细胞生成素（EPO）转基因山羊（张靖溥等，1997）。中国农业大学等单位于2000年10月获得了转m AAT基因转基因山羊的成功（李宁等2001）；新疆畜牧学院获得了在乳腺中表达人胰岛素原的转基因绵羊，其最高表达量为200mg/L（宋雪梅等，2001）。这些都标志着我国转基因制药已经达到国际先进水平。(www.xing528.com)

3.DNA指纹与动物育种

DNA指纹是一种实验方法，用图像勾画出一个个体的DNA的特征，产生一个独立于其他个体的遗传指纹。实践证明，两个个体的遗传关系越近，它们共同的等位基因越多，DNA指纹相似处越多。鉴于此，DNA指纹可用来进行家系分析。动物育种者为了知道各后代的公畜，通常放一头公畜于一个育种栏中，或利用人工授精法，无论哪种方法对于精确的管理系谱都是有困难的。如采用DNA指纹，育种者将多头公畜放牧于草地或放牧于畜群中，一旦有后代后出生，只要利用一点血液或组织样测定便可确定亲子鉴定。所以，从遗传角度考虑，DNA指纹的主要优点是增加个体选择精确性。

除了动物鉴定外，DNA指纹还有更多的用途。从理论上讲，在级进杂交和反复回交引进一个等位基因的方案中，欲获取“纯种”群体所需的时间较长，而用DNA指纹技术可以减少这种时间。DNA指纹还可用来预测特定杂交组合的杂种优势。当亲本品种或品系间距离远时，杂种优势较大。比较DNA指纹和DNA文库，我们能够知道哪些群体亲属关系近或远。这种停息将提示哪些杂交组合将产生最大的杂种优势。若比较个体公畜和母畜的指纹，根据DNA指纹进行个体选配，这也是可以执行的一项生产技术。

4.转基因鸡

鸡卵为极端大的鸡黄卵。1991年，Perry在体将外源基因注射到单细胞受精卵细胞质内，经体外培养后，成功地产生出转基因鸡。约有1％注射外源DNA的卵发育成转基因胚胎，其中10％胚胎可发育成转基因鸡。在改进体外培养法，发育率得到提高。Inada（1997）注射标记基因MiwZ到受精卵胚盘中，经保温到14期胚胎，57％胚胎内外组织转录MiwZ，其中9％胚内组织表达转基因。

此外，外源基因导入法还有逆转录病毒载体感染胚导法、精子载体法等。转基因鸡有广阔的应用前景，其主要是：提高肉蛋的产量和质量；控制疾病；生产医用和保健蛋白。目前，转移到鸡体内的基因有牛生长激素基因、鼠酪蛋白基因、性别选择基因、乙酰氯霉素转基因和潮霉素抗生基因等。应用转基因母鸡产生的外源蛋白如能收集到蛋白，以供医疗和保健之用，则是一项大有可为的技术。

已知母鸡在排卵前几天，由肝细胞合成卵黄蛋白和极低密度脂蛋白，可通过专一的内部识别顺序，由受体介导吸收到蛋黄中。并由输卵管袋管状上皮细胞分泌卵白蛋、卵转铁蛋白、卵粘蛋白和抗生素蛋白而形成混合蛋白。如能将此等蛋白的调节序列和外源蛋白编码序列构建成融合基因，使之导入鸡体内，则可引导表达的外源蛋白输入蛋白利用。亦可使转基因鸡蛋成为“生物反应器”。已知美国有10多家公司和研究机构在从事禽蛋白生物反应器的研究。如利用逆转录病毒转染法、原始生殖细胞法和精子载体介导法，虽取得一定结果，有较大随机性，但无突破性进展。