染色体工程的研究及应用

染色体工程研究的范围主要包括染色体添加、削减和替代。染色体添加是指通过杂交或其他方法将一个物种的染色体导入受体物种染色体组。该技术不仅在改良植物的遗传基础、培育新品种上受到重视，而且也是基因定位、染色体转移等基础研究的有效手段。

目前，植物学家已经将染色体工程用于作物品种的改良，使其成为一种育种的新技术。植物染色体工程的基本程序是人工杂交，依靠杂种（或亲本）减数分裂时染色体联合的规律性变化产生具有不同染色体组成的配子，在杂种或杂种后代中通过细胞学鉴定，筛选所需要的材料。利用杂种优势是提高作物产量与品质的一条极为有效的途径，也是各类作物育种共同的发展趋势。科学工作者用染色体工程获得的小麦附加天蓝冰草的异附加系抗秆锈和叶锈病；冰草染色体替代的小麦染色体3 D的异代换系能抗15种秆锈病生理小种；有黑麦6 R的小麦异代换系抗白粉病；还有“小偃6号”是具有两个偃麦草染色体的小麦易位系，能抗各种锈病、耐干热风、丰产，已在生产上大面积推广应用。这些研究表明植物染色体工程在培育抗病新品种上有重要意义。

动物染色体工程主要采用对细胞进行显微操作的方法（如微细胞转移方法等），将人类需要的遗传性状集中在一起，来达到转移动物染色体，创造出新物种的目的。在高等动物中，由于多倍体或者染色体严重缺失与重复的个体都不容易成活，因此高等哺乳动物的染色体工程目前均是在细胞水平上采用细胞融合技术进行的。生物学家将某生物染色体片段进行重新组合，构成新的染色体，称为“人工染色体”。如果将这种人工染色体转移到不同物种的细胞内，培养成的生物体就称为“转染色体生物”。人约有3万个基因，控制着人的所有生命活动，特定的基因控制特定生命活动的某一环节。如果将人的染色体或染色体片段转移到其他生物细胞内，形成的“人源化生物”就能表达人的某些生理活动和表型。若将人的一群相关基因转移到其他生物体内，该生物应该能产生具有人体特征的生物分子、细胞、组织和器官，从人源化生物的身上就可获得人可接受移植（不被排斥）的血细胞、肌肉细胞、神经细胞，甚至心脏、肝脏等器官，当然也能获得用于药物生产的人的抗体、人血白蛋白和胰岛素等。“转染色体工程”是对基因群体进行设计和工程改造的一项综合性技术，通过转染色体工程，人类为自己建立了细胞、组织、器官的“生产工厂”。(www.xing528.com)

目前，我国已在上海开始进行转染色体工程的研究，主要是利用鼠制造人的抗体。研究人员通过去除鼠细胞内的有关抗体制造的基因群，再转入包含全套抗体基因群的人类染色体片段，培养出的人源化鼠就能制造整套人的抗体。构建人工染色体的目的，一方面是为了研究染色体的结构功能及维持染色体完整结构功能的各最小功能单位；另一方面，找到一种能稳定遗传且永久表达基因的基因治疗载体。目前有4种主要类型：酵母人工染色体（yeast artificial chromosome，YAC）、细菌人工染色体（bacterial artificial chromosome，BAC）、人类人工染色体（human artificial chromosome，HAC）和植物人工染色体（plant artificial chromosome，PAC）。“人工染色体”潜力无限，染色体工程一旦成熟，人类制造出能将垃圾变成氢气、能降解海面油污、让纤维素变成葡萄糖和乙醇的生物也就不会是梦想了，这就是“转染色体工程”的魅力所在，也是国际生物技术研究发展的主要方向。