动植物基因工程介绍

动植物基因工程的目的是取得转基因动植物。转基因植物工作的目标是优良的植物品种,转基因动物工作的目标除了优良的动物品种以外,还有作为基因治疗的实验动物的一个方面,在这里讨论将只限于前者。

首先讲转基因动物。恐怕从来没有一个人要去治好一头家畜的某种遗传病,所以没有必要把外来基因导入任何身体细胞。而且所谓优良品种便是优良的遗传性状能够世代相传的动物,所以接受外来基因的细胞理所当然地应该是生殖细胞,一般是受精卵。由于卵细胞体积大,便于进行显微注射,所以在转基因动物研究工作中显微注射是一种导入外来基因的常用技术。

第一个转基因动物是接受生长激素基因的小鼠。转基因小鼠体内的激素水平明显地高,体形也特别大。

转基因小鼠的这种遗传性状能传给它的子代。将生长激素基因导入由于缺乏生长激素而生来矮小的小鼠的受精卵中可以治愈这种矮小病症而得到正常大小的小鼠。

为了改良品种的目的,在家畜中也开展了生长激素转基因研究。接受了牛的生长激素基因的猪在接连两代中都有良好的表现,例如在每日体重增加和饲养效率方面都超过非转基因品种,皮下脂肪也明显减少。

转基因猪虽然在生产性状上有所改进,可是血液中经常性的高水平激素也带来不利的影响,如胃溃疡、关节炎、皮肤炎和肾脏疾病,所以怎样发挥生长激素的生长促进功能而避免它的不利影响还须从基因表达、饲养管理和病理学等多方面进行研究。除了家畜品种改良以外,转基因动物还可以用来代替发酵缶生产一些珍贵的蛋白质。它的原理是使外来基因在动物乳腺中表达,从乳液中提取所要的蛋白质。一只绵羊一年可产奶1000升,一只山羊一年可产奶2000升,一头牛一年可产奶6000升,所以一只绵羊相当于一个1吨容积的发酵缶,一头牛则相当于一个6吨发酵缶。养一头羊或牛只要喂一些草,不像发酵生产那样要造发酵缶,要用水、电,要消耗发酵原料。英国的药用蛋白公司用这种方法将转基因绵羊来试行生产人类抗胰蛋白酶因子,在每升羊奶中可取得35克这种蛋白质。

我国在转基因动物方面的工作主要集中在猪和鱼两个方面。猪是我国首要的家畜,年饲养量达3亿多头,每年消耗粮食1亿吨,假如能把猪的生产效率提高20%,节约的粮食便相当可观。鱼是我国人民蛋白质食品的重要来源,也是一切家养动物中饲料转化效率最高的,如能培育出性状优良的鱼品种,可以扩大养鱼,减少养猪养鸡,从战略眼光看,是解决动物性食品供应的最好途径。在863计划实施的10年中从72头转基因猪中筛选出增产10%以上的转基因猪进行繁殖,获得第二三四代转基因猪215头,转基因猪核心群体生产水平比非转基因猪提高20%,为转基因猪的商品生产打下了基础。

10年中在鲤鱼、鲫鱼、鳟鱼等各种鱼中获得上千条转基因鱼,它们的生长速度比非转基因鱼高出10%~50%,节约饵料10%,遗传性状稳定。世界各国进行转基因鱼研究的实验室有几十个,他们所用的生长激素基因都来自哺乳动物或人,所用的启动子多来自小鼠或病毒,中国科学院水生生物研究所的研究人员采用鱼的生长激素基因和来自鱼的启动子,取得了"全鱼型"的转基因鱼,使转基因鱼早日进入市场处于较为有利的地位。不过鱼不像猪那样圈起来饲养,鱼一旦放入鱼塘或者江河中便无法控制,所以从生态学角度来看,转基因鱼的生产要比转基因猪更为多加研究才能付诸实施。

1982年转基因鼠问世以来,转基因动物研究在许多领域都取得了令人瞩目的成就。一般来讲,根据不同的目的,转基因动物操作可以简单地划分为四种类型:(l)疾病型转基因动物;(2)利用转基因动物制药;(3)动物改良型;(4)基础生物学研究。