海洋生物转基因技术研究概述

1、海洋生物转基因技术研究概述成员：成员： 张思慜张思慜 胡星宇胡星宇 张杨张杨 徐新徐新 冯岩冯岩组长：组长：刘书利刘书利目目 录录 海洋生物转基因技术发展 转基因技术介绍 转基因水产品的应用 转基因生物举例 转基因生物安全性评价 生活中的转基因1 1 海洋生物转转基因技术发术发展 1.1 国内研国内研究情况况 1.2 国国外研研究进进展l我国是世界上最早开展转基因水产品研究的国家之一。l20世纪50年代,把鲤鱼囊胚细胞的细胞核移入鲫鱼的去核卵中,获得了核质杂交鱼。l1985年,中科院水生所培育出世界上第一批转基因鱼。近年来部分产品已进入中试阶段。l1998年,中科院水生生物研究所生产转“全鱼”

2、生长激素基因鲤鱼苗12800尾;黑龙江水产研究所生产转大马哈鱼生长激素基因鲤鱼F3代7000尾。1.1 1.1 国内研究情况国内研究情况1.2 1.2 国外研究进展国外研究进展l 法国和英国的科学家把人生长激素因子导入虹鳟的受精卵;把人生长激素基因注入斑点叉尾鮰;l 爱尔兰的科学家把半乳糖苷酶基因注入大西洋鲑;l 德国学者将生长激素基因转移到罗非鱼中;l 加拿大把美洲拟蝶抗冻基因导入大西洋鲑;将新霉素基因注入斑马鱼;将人生长激素基因注入到大西洋鲑鱼和虹鳟;将新霉素基因注入到金鱼;l 美国将外源生长激素基因在鲤鱼和虹鳟体内表达并产生了生物学效应。目前,美国的斑点叉尾鮰已进入中试阶段。20世纪80

3、年代以来,美国、加拿大、英格兰等世界各国进行转基因鱼的研究取得了不同的取得了成功。2 转转基因技术术介绍绍 2.1 转转基因技术简术简介 2.2 转转基因动动物的关键关键技术术 2.3 转转基因动动物技术术2.1 2.1 转基因技术简介转基因技术简介 转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体性状的可遗传修饰。转基因动物就是基因组中含有外源基因的动物。通过生长素基因、多产基因、促卵素基因、高泌乳量基因、瘦肉型基因、角蛋白基因、抗寄生虫基因、抗病毒基因等基因转移，可能育成生长周期短、产仔、生蛋多、泌乳量高或抗病性强的动物，目前转基因技术已在牛、羊、猪

4、、鸡、鱼等家养动物中取得一定成果。2.2 2.2 转基因动物的关键技术转基因动物的关键技术 1.外源目的基因的分离 2.外源目的基因与转性基因表达启动子、增强子、 报告基因等构件的拼接重组 3.重组DNA导入生殖细胞或胚胎干细胞 4.胚胎移植技术 5.鉴定及筛选 6.目的基因整合率及表达效率的检测2.3 2.3 转基因动物技术转基因动物技术 原核显微注射法 逆转录病毒法 精子载体法 受体介导法原核显微注射法原核显微注射法（DNADNA显微注射法显微注射法）通过显微操作仪将外源基因直接用注射器注入受精卵，利用外源基因整合到DNA中，发育成转基因动物。其创始人是Jaenisch和Mintz等。此方

5、法目前应用较普遍，现在的转基因动物研究大都是在Palmiter等方法的基础上有所改进而进行的。这种方法的特点是外源基因的导入整、合效率较高，不需要载体，直接转移目的基因，目的基因的长度可达100Kb。它可以直接获得纯系，实验周期短。但需要贵重精密仪器，技术操作较难，并且外源基因的整合位点和整合的拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变，重则致死。 显微注射法步骤显微注射法步骤 1.目的基因的制备 2.动物的准备和要求 3.受精卵的分离 4.显微注射 5.受精卵的移植 6.转基因动物的鉴定逆转录病毒法逆转录病毒法 原理： 逆转录病毒的核酸为一条单链RNA分子，其基因由

6、两部分组成，一是顺式作用序列，为病毒复制和整合所必需；二是反式作用序列，编码病毒的包装蛋白。将外源基因取代反式作用序列构建成重组载DNA。 另外将包装蛋白基因导入专门的细胞并使之整合到染色体上，形成包装细胞。 如果重组病毒DNA导入这种包装细胞中，病毒包装蛋白能将DNA包装成具有感染力的重组蛋白颗粒，能浸染动物细胞而将重组DNA引入宿主细胞。逆转录病毒法逆转录病毒法 步骤：1.逆转录病毒载体的构建2.选择和培养包装细胞系3.重组病毒DNA导入包装细胞4.收集重组病毒颗粒5.感染胚细胞，使细胞转化 此法是目前制备转基因鸡最有效和最成功的方法。精子载体法精子载体法u精子载体法是精子和外源DNA混合

7、培养时，外源DNA可直接进入精子的头部，通过受精将外源基因引入动物细胞中。u外源DNA导入精细胞的方法有DNA与精子共育法、电穿孔导入法、脂质体转染法。受体介导法受体介导法将外源DNA与受体分子连接后与胚胎细胞共培养，受体可以介导外源DNA进入受体细胞，从而实现基因转移。3 转基因水产品的应用转基因水产品的应用 3.1 转转基因动动物在基因功能等生命科学学基础础研研究中的应应用 3.2 转转基因在动动物育种种中的应应用 3.3 转转基因动动物在医药医药科学研学研究中的应应用3 3 转基因水产品的应用转基因水产品的应用 对转基因水产品的研究是海洋生物技术研究领域的热点之一。现在,在哺乳类、高等植

8、物、两栖类、鱼类中转基因技术日臻成熟,建立了诸如小鼠、水稻、海胆、爪蟾、金鱼、鲤鱼、泥鳅等转基因模型。转基因技术在水产上的应用日益多元化、完善化,涉及的对象包括各种海、淡水经济鱼类,海洋贝类及藻类等。转入的目的基因有生长激素基因、抗冻基因、抗病基因、抗污染基因等。与繁殖力相关的性状及利用廉价饲料的能力等都是转基因鱼研究的方向。整合率也提高到20%以上,部分品种高达50%。目前国内研究较成功的是转基因鱼。对贝类中蛤、牡蛎、贻贝、鲍等也进行了转基因研究,但对虾类转基因的研究刚刚起步。转基因海带、海藻已逐渐在治理重金属污染、防止赤潮发生、作为廉价饵料和生产疫苗等方面发挥独特的作用。有关学者预言转基因

9、技术对水产养殖技术而言是一场革命。 转基因是研究特异性基因表达机制和基因的生物学功能的有效工具。主要通过： （1）将这一基因在受体动物中过渡表达。 （2）将这一基因从动物基因组中剔除，即基因剔除技术。3.1 3.1 转基因动物在基因功能等生命科学基础转基因动物在基因功能等生命科学基础研究中的应用研究中的应用3.2 转基因技术在动物育种中的应用转基因技术在动物育种中的应用 1、提高动物的抗病能力 2、提高动物生长速度 3、提高动物产毛能力 4、改善乳品品质 5、提高动物生存能力3.3 3.3 转基因动物在医药科学研究中的应用转基因动物在医药科学研究中的应用 1、生产用于人体器官移植的动物器官 2

10、、在药理学方面的应用 3、作为人类疾病模型 4、作为生物反应器的应用4 转基因生物举例 4.1 转转生长长激素基因鱼鱼的研研究 4.2 转转生长长激素基因鱼鱼的生长长4.1 4.1 转生长激素基因鱼的研究转生长激素基因鱼的研究 目前，世界上已经有超过35种的鱼用于转基因研究，绝大多数鱼类的转基因研究以培育具有优良生产性状的新品系为目的。 其中，生长激素转基因鱼由于具有生长速度快、饵料转化效率高等特点而备受关注。目前，美国食品与药物管理局(FDA)正在对转生长激素基因大西洋鲑鱼(Salmo salar)的市场化资格进行最后审查 ，快速生长转基因鱼有望在转基因动物中率先实现市场化 。 生长激素转植

11、基因在受体鱼类体内的过量表达表现出明显的多重效应，除显著提高受体鱼类生长速率外，对受体鱼类的摄食与消化、排粪与排泄、代谢产生了重要的影响。4.2 4.2 转生长激素基因鱼的生长转生长激素基因鱼的生长 转生长激素基因鱼具有快速生长效应已勿庸置疑。但基于实验鱼种类和品系、转植基因、整合位点、拷贝数等因素致使不同生长激素转基因鱼之间生长情况存在较大差异。总体上讲，“全鱼”生长激素转植基因的促生长效应较非“全鱼”生长激素转植基因有了较大提高，但似乎“同种”转植基因的促生长效应最为明显。l 荧光鱼：荧光鱼：2003年，美国经过转基因技术他们已经研制出能发荧光的小型热带鱼“荧光鱼”。这种“光芒四射”的红色

12、荧光鱼，是利用转基因技术得到商标注册的第一种商业性荧光宠物鱼，标志着转基因荧光鱼可以被当作家庭宠物出售。l 斑马鱼：斑马鱼：是一种常见的观赏鱼，身上有黑白相间的条纹。荧光斑马鱼被分别转入了水母绿色荧光蛋白或者珊瑚虫红色荧光蛋白的基因，在紫外线的照射下，能够发出绿光或红光，是第一种上市的转基因动物。l 针对改基因荧光鱼的研发，环保人士提出了担忧，认为“异类鱼”投放大自然后会给生态平衡带来毁灭的影响，也认为转基因鱼可能会给人的身体健康带来影响。5 转基因生物安全性评价 5.1 转转基因水产产品安全性 5.2 转转基因水产产品安全性评评价的原则则和方法 5.3 转转基因水产产品的环环境安全性5.1

13、转基因水产品安全性转基因水产品安全性（1）转基因的供体和受体两者的安全性对终产物有影响（2）转移基因的结构必须确保这些遗传物质为要表达改良性状所需的最小遗传物质片段, 否则可能产生不需要的性状或有毒产物; （3）基因插入的位置应尽量避免由于外源基因的插入位置不当而造成表达产物的多效性。（4）载体中具有抗生素耐药性的选择标记基因是否会对人产生影响等。这些遗传学方面的问题最终将涉及食品的营养学、毒理学和致病性等诸多方面。导致营养成分构成的改变和不利营养因素的产生；是否因增加了本身的毒素或产生新的有毒物质; 是否可能产生人或单位对致病菌的耐药性;此外, 引起机体过敏也是安全性的关键问题。5.2 5.

14、2 转基因水产品安全性评价的原则和方法转基因水产品安全性评价的原则和方法转基因产品的食用安全性评价是很复杂的, 且需要较长时间的试验才能得出结论。传统的食用安全性评价方法和体系已不能完全适用于转基因食品的安全性评价,国际上对转基因食品安全评价遵循以科学为基础、个案分析、实质等同性和逐步完善的原则。安全评价的主要内容有: 毒性、过敏性、营养成分、抗营养因子、标记基因转移和非期望效应等。目前, 转基因食品安全评价体系按照3个类别(植物、动物、微生物) , 4个安全等级和5个阶段(实验研究、中间试验、环境释放、生产性试验和申请安全证书) 进行报告或审批。5.3 5.3 转基因水产品的环境安全性转基因

15、水产品的环境安全性保障水生生态和水生生物遗传资源的安全是生产转基因水产品的必要条件。水体生态系统有一定的演替规律, 转基因水产品的引入应不干扰水体生态系统的种群结构和演替进程, 不破坏水体生态系统的生物多样性和遗传稳定性。在自然水域, 随着转基因个体的释放, 通过同种或近缘物种之间婚配, 转移基因将逐渐掺入水生态系统的基因库。可育转基因个体的引入增加了水体种群的遗传负荷, 提高了基因突变速率和遗传致死速率。所以, 一旦可育转基因个体生存能力的提高对水体自然种群的生存能力造成威胁, 就会导致原有生物种群遗传致死速率的提高。从生态学角度来看, 转基因水产生物的生产比陆地转基因动物需要更深入地研究才能付诸