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转基因技术的发展及其在转基因动植物的应用(二)

2020.7.20
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

体细胞核移植是近些年来新出现的一种转基因技术。该方法是先把外源基因与供体细胞在培养基中培养,使外源基因整合到供体细胞上,然后将供体细胞细胞核移植到受体细胞——去核卵母细胞,构成重建胚,再把其移植到假孕母体,待其妊娠、分娩,便可得到转基因的克隆动物。在这一技术中,外源基因的稳定表达和重建胚的良好发育是关键因素,则选择合适的基因转染方式和细胞融合方式就显得尤为重要。

与传统的方法相比,电穿孔具有很多优点。首先,不必像显微注射那样使用玻璃针,不需要技术培训和昂贵的设备,可以一次对成百万的细胞进行注射。第二,与用化学物质相比,电穿孔几乎没有生物或化学副作用。第三,因为电穿孔是一种物理方法,较少依赖细胞类型,因而应用广泛。实际上,对大多数细胞类型,用电穿孔法基因的转移效率比化学方法高得多。已有多篇科研文献证实了电穿孔技术在转基因研究和临床研究上的作用,如Diego Laderach, et al[4]使用BTX ECM830以方波波形电击DC细胞,转染siRNA研究体内定位基因的功能,类似这种用以研究某基因的方法已相当成熟;以及Annelies E.P, et al[5]运用BTX ECM2001交流电排列细胞和直流电进行电击达到了目的基因的稳定表达和胚胎细胞的良好融合,最终得到转基因牛,等等。而BTX ECM2001细胞电融合&电穿孔仪已被美国权威实验室冷泉港列入标准实验操作程序。
转基因动物可以建立多种疾病的动物模型,进而研究这些疾病的发病机理及治疗方法,而电穿孔技术的应用可以针对性地制备抗性药物;以及通过与化学学科的交叉,利用电化学疗法注射抗癌药以治疗皮肤型肿瘤疾病。转基因动物技术配合电穿孔技术还可以改造动物的基因组,使家畜、家禽的经济性状改良更加有效,如使生长速度加快、瘦肉率提高,肉质改善,饲料利用率提高,抗病力增强等。对于动物遗传资源保护的意义更加深远,对挽救濒危物种是必不可少的。

转基因植物
近些年来,面对全球环境剧变所引发的诸多农业问题,如耕地面积减少、空气质量下降等造成早期改良品种的方法已不合时宜,迫使转基因技术充分考虑各种因素,以达到人口不断增加对植物包括粮食及其他食品的需求。基因工程应用技术之一的基因重组,可用于不同生物遗传物质进行体外人工剪切、组合、拼接,使遗传物质重新组合,然后,通过载体,如微生物、病毒等转入微生物或细胞内,进行"无性繁殖",并使所需基因在细胞内表达出来,产生人类所需的物质或创造新的物种。

近年来,国外已出现了一些"转基因作物",如抗腐烂西红柿、抗除草剂棉花、抗病毒黄瓜和马铃薯,以及抗虫玉米等。这些都是运用转基因技术将目标基因转入受体植物体内,可用电转染方法、基因枪或者是传统的农杆菌侵染等。基因枪方法的效率较高但是价格昂贵;传统的农杆菌侵染易污染且效率低,外界不确定因素较多;相比较,大多数研究使用电转染方法获得转基因植物,如在James Saunders等利用BTX630电转仪得到转基因大豆[6]。

转基因植物可通过原生质体融合获得,有可能改变植物的某些遗传特性,不仅可以改良作物特性,还可培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等的作物新品种。而且可用转基因植物或离体培养的细胞,来生产外源基因的表达产物,如人的生长素、胰岛素、干扰素、白介素2、表皮生长因子、乙型肝炎疫苗等已在转基因植物中得到表达。

结束语:
转基因技术的不断发展极大地促进了转基因领域的理论研究和实际应用,特别是极大推动了转基因动植物新品种的培育。而我国已启动了“转基因生物新品种培育”科技重大专项,随着这些科研成果转化为生产力,必将大大促进中国社会经济的发展。

参考文献:
【1】Neumann, E., Schaefer-Ridder, et al. Gene transfer into mouse lyoma cells by electroporation in high electric fields. EMBO J,1982;1:841–845.
【2】Simon, J. R. Transformation of intact yeast cells by electroporation. Methods Enzymol,1993;217: 478–483.
【3】S.Tollefsen, et al.DNA injection in combination with electroporation: a novel method for vaccination of farmed ruminants. Scandinavian journal of immunology,2002;57:229-238.
【4】Diego Laderach, et al.RNA Interference Shows Critical Requirement for NF-kβ p50 in the production of IL-12 by Human Dendritic cells.The Journal of Immunolgy,2003;1750-1757.
【5】Annelies E.P,et al.Nuclear Transfer and Electrofusion in Bovine In Vitro-Matured/In Vitro-Fertilized Embryos: Effect of Media and Electrical Fusion Parameters.Molecular Reproduction,1993;36:307-312.
【6】James Saunders,et al.Rapid optimization of Electroporation Conditions for Plant Cells,Protoplasts and Pollen.Molecular Biotechnology,1995;3:181-190.


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