转基因育种的优缺点_杂交育种与转基因的区别_诱变育种与转基因的区别

2019-08-13  来源:深度水产网  点击:

摘要:转基因育种的优缺点_杂交育种与转基因的区别_诱变育种与转基因的区别_鱼类育种技术_观赏鱼的育种技术_转基因育种_转基因育种大约开始于_转基因育种概念_转基因应用_可能是转基因的吗_   ■广东省海洋工程职业
转基因育种的优缺点_杂交育种与转基因的区别_诱变育种与转基因的区别_鱼类育种技术_观赏鱼的育种技术_转基因育种_转基因育种大约开始于_转基因育种概念_转基因应用_可能是转基因的吗_

  ■广东省海洋工程职业技术学校 丁悦秀 陈怀定 张乐/文

  随着转基因技术进入实用化阶段,其负面影响也逐渐显露出来,包括转基因品种对人类健康、生态环境等的安全性问题。但作为一种先进的育种手段,尽管人们对转基因技术有各种怀疑,其仍将在鱼类育种中发挥重要作用。

  一、转基因技术概述

  转基因技术是一种物种间的基因改良技术。转基因鱼是指将外源基因导入受体鱼的基因组内,并使其稳定整合并能遗传给后代的鱼类。目前,显微注射法是比较常用和有效的基因导入方法。

  近年来,作为分子生物学领域当中极具潜力的技术之一,转基因生物技术的应用在全球范围内以令人难以想象的速度发展起来。传统生物技术是借助自然选择或控制繁殖的方法进行物种内的基因改良,而转基因技术则是一种物种间的基因改良技术。它基于现代分子生物学、动物胚胎和配子生物工程技术,运用电穿孔、基因枪等方法,将外源基因导入到目的生物基因组中,使人类按照自己的意愿有目的、有计划、有根据、有预见地改变动物的遗传组成,赋予动物新的表型特征。并且外源基因可遵循遗传法则稳定遗传至子代,新性状在其子代稳定表达。

  二、转基因鱼的产生

  转基因鱼是指采用基因转移技术,将外源基因导入受体鱼基因组内,并使其稳定整合并能遗传给后代的鱼类。鱼类是脊椎动物中较原始的类群,遗传可塑性很大,受精卵易得,胚胎发育快,对发育的条件要求低,易于培育和观察,从而成为研制转基因动物和培育优良品种的极好材料。

  1985年,我国科学家朱作言等率先开展了淡水鱼类基因工程育种的研究。他们利用显微注射装置,成功地将带有小鼠重金属结合蛋白基因启动顺序的人生长激素基因的重组DNA片断,注入鲤、鲫、泥鳅等受精卵的胚盘内。外源基因的导入率达100%,外源基因在受体鱼中的整合率则为50%。在转基因鱼中约有50%的个体可表达人生长激素,一些转基因鱼表现出快速生长效应,外源基因可通过有性生殖传递到下一代。此后,美国、英国、法国、日本等国家和地区的几十个实验室才相继跻身于这一研究的行列之中。但要使这项技术尽快地进入到实用阶段,为人们提供可食用的迅速生长的转基因鱼,还需要构建鱼类基因库,从中克隆鱼类自身的生长激素基因,然后依靠遗传工程的技术最终完成鱼类新品系的选育。

  三、鱼类基因转移的主要方法

  构建转基因鱼首先要获得目的基因,然后进行基因克隆,最后把外源基因导入受体鱼(受精卵)。有效地向受体鱼导入外源基因,是研制转基因鱼的关键步骤之一。目前,已经建立了显微注射、点穿孔法、精子载体法等。其中显微注射法是目前最常用和比较有效的基因导入方法。

  显微注射法是最先采用的转基因方法,被广泛应用并取得了较好的结果。其方法为在显微镜下,借助显微操作器,将直径几微米的玻璃细针插入受精卵原核或核附近的细胞质中,注入一定量的外源基因,注射后的受精卵于室温下在生理盐水中发育成鱼苗。杨隽等通过显微注射方法将重组基因片段导入鲫鱼受精卵内,发现全鱼基因在鲫鱼基因组中的整合率为36.4%,对转基因阳性鱼的RNA样本进行Northern印迹杂交检测,转录率为25%。梁利群等用显微注射的方法,共生产出以大麻哈鱼生长激素基因为结构基因,鲤鱼MT基因为启动子的融合基因转基因鲤鱼115万尾,得到189尾整合外源生长激素基因的鲤鱼。显微注射法的技术比较成熟,转化频率高达20%。

  四、转基因鱼的研究现状

  1.技术问题
  目前除了在基因转移技术上不断完善和创新,在基因来源上也有了较大发展。早期的转基因鱼研究使用的结构基因多为人、牛、鼠等哺乳动物的GH基因,重组基因的启动子主要来源于小鼠重金属螯合蛋白基因或病毒基因。鉴于消费安全和伦理上的原因,这样的转基因鱼难以为消费者所接受。针对这一问题,朱作言等提出了构建“全鱼”基因的设想,即重组基因的元件全部来源于鱼类。目前,国际上已克隆出20多种鱼的GH基因,包括鲷鱼、大马哈鱼等。在此基础上,国内外已构建出10多个“全鱼”重组基因,证实了其在受体鱼中的生物学功能。这些重组基因的应用,使人类向转基因鱼实用化的目标迈出了重要的一步。

  2.安全性问题
  随着转基因技术进入实用化阶段,其负面影响也逐渐显露出来,这主要是指转基因品种对人类健康、生态环境等的安全性问题,这已引起全世界对转基因技术的广泛争论。在转基因植物中,已发现了一些问题,如美国康奈尔大学罗西发现转抗基因玉米虽可产生抗虫害能力,但同时也具有毒性,可能对生态环境产生不利影响。丹麦学者也发现转基因植物可将外源基因转移给杂草,即发生了转基因的非正常扩散。另外,到目前为止,以转基因品种为原料制造的食品对人类健康的影响也尚无定论。这些情况都迫使人们在进行转基因研究时必须慎重。鱼类能在各种水体中间游动,活动的地域相当广泛,一旦转基因鱼被释放到开放水体中,又不像植物或陆生动物那样可以较方便地回收,所以它们对生态环境可能产生的影响将比转基因农作物更为严重,而且污染源几乎不可能消除。

  五、转基因鱼的育种意义

  1.快速育种。传统的育种需经过多代反复选种交配才能育成优良品种。而转基因技术则可超越自然界的生物进化历程,在短时间内创造出自然界中原来没有的新品种或品系,这是常规育种难以比拟的。

  2.改良养殖性状。转基因鱼的许多优良性状已被实验所证实:如生长速度得到很大提高,即所谓“超级鱼”;有的转基因鱼可提高饵料利用率;有的则表现出较好的抗病性和抗逆性。

  六、转基因鱼的应用前景

  1.构建鱼本身的生长激素基因。现有转基因鱼类中所转入的基因,多是人的生长激素基因,要使其成为有经济价值的新品种,必须转入鱼类本身的生长激素基因,以便能在受体中更好地整合和表达,获得生长更快的转基因鱼种。

  2.建立更为有效和方便的转移技术。当前普通采用的显微注射法是比较有效的,但其技术要求高,转基因速度慢。电融合新技术的建立,可把外源基因转入培养细胞,经过两次克隆再以转基因细胞系与受体鱼卵结合,是今后该领域中大有前途的一种简便而高效的方法。

  3.单性发育方法,快速建立优良性状新品系。外源基因在受体鱼中整合量及整合部位不同,特别在转基因后代中显然具有外源基因,而且各仔鱼中的外源基因的拷贝数不一样,所以,其优良性状不能稳定。为了得到生长迅速的鱼类品种,且能稳定地遗传下去,在转基因后代中选择外源基因整合点合适、表达作用明显,具有显著生物学效应的个体,经两代单性发育,其优良的遗传性状就能固定下来,形成稳定的新品种。