胞质内单精子注射制备转基因猪技术的优势与前景

综述了20多年来转基因猪的研究概况,探讨了各种转基因技术的特点,分析了胞质内单精子注射制备转基因猪技术的特点和优势,并展望了单精子注射与人工染色体载体技术相结合制备大片段转基因猪的应用前景。     

腹腔镜技术在猪人工授精和胚胎移植中的研究进展

综述了腹腔镜技术在猪人工授精和胚胎移植中研究和应用的最新进展,为促进冷冻精液、性控精子以及精子介导转基因方法在猪育种和生产中的应用提供参考。     

精子载体转基因技术研究进展

精子因在受精过程中的独特作用,而被公认为是转移外源DNA的理想载体,且操作简便,成本低廉,危险隐患相对较低,近10几年来的研究结果表明,精子载体介导法可以得到转基因阳性动物。本文对精子载体转基因方法、精子载体转基因的机理、影响精子与外源DNA结合的因素以及外源DNA在宿主动物中的存在形式等方面进行了论述,并对精子作为载体的研究方向和前景进行了预测。     

转基因猪研究新进展

由于猪既是重要的经济动物,又是常用的实验动物,并且因为其解剖、组织、生理和营养代谢等方面与人类相似,因此转基因猪的研究意义重大。纵观转基因猪的发展历史,关键核心技术包括显微注射技术、体细胞核移植技术、精子载体技术、胚胎干细胞介导技术、病毒转染技术、基因打靶、ZFN技术和TALENS技术。科学家们通过这些技术对猪进行了大量研究,已经在生命科学领域取得了令人欣慰的成就。     

不同穿膜肽载体转染对猪精子受精能力的影响

【目的】明确修饰基因组通过穿膜肽载体转染精子的可行性及穿膜肽载体对精子和受精卵的影响,为实现安全有效地大批量制备猪转基因胚胎提供技术支撑。【方法】以水牛Sohlh2基因为目的基因,通过细胞穿膜肽(C105y、MPG和TAT)和慢病毒介导转染猪精子后,采用激光共聚焦扫描显微镜观察转染精子形态特征的变化,利用精子图像分析仪(CASA)检测精子活率、平均曲线运动速度(VCL)、平均直线运动速度(VSL)和前向性(STR)等指标,运用精子顶体染色试剂盒测定猪精子顶体反应,并通过体外受精进一步验证不同载体转染制备生产转Sohlh基因猪胚胎的效果。【结果】转染后的猪精子顶体结构完整,细胞膜未见破裂;不同细胞穿膜肽(C105y、MPG和TAT)的猪精子转染阳性率分别为56.74%、50.44%和43.58%,低于慢病毒的转染阳性率(61.48%),但差异不显著(P>0.05,下同)。经穿膜肽C105y转染24 h,猪精子活率(70.09%)、平均直线运动速度(35.36μm/s)、平均曲线运动速度(42.20μm/s)、前向性(1.03μm/s)与对照组相比差异均不显著;而经穿膜肽MPG和TAT及慢病毒转染后,猪精子的各项指标均呈一定程度的下降趋势。细胞穿膜肽转染猪精子的自发顶体反应率与对照组相比无显著差异,慢病毒转染则呈显著的上升趋势(P<0.05,下同);在诱发顶体反应率方面,慢病毒转染猪精子的诱发顶体反应率较对照组呈显著下降趋势,而不同细胞穿膜肽转染对猪精子诱发顶体反应率也无显著影响。慢病毒和穿膜肽C105y转染猪精子经体外受精获得的受精卵继续培养24 h后其卵裂率为64.82%和65.91%,与对照组受精卵的卵裂率(64.52%)差异不显著;穿膜肽C105y转染组的囊胚率(15.82%)与对照组间无显著差异,而慢病毒转染组的囊胚率(9.11%)显著低于对照组;在转基因胚胎阳性率方面,穿膜肽C105y转染组显著低于慢病毒转染组(8.54%vs 10.38%)。【结论】穿膜肽C105y对猪精子的受精能力及转基因猪胚胎发育影响小,且毒害作用不明显,是一个能高效转导外源基因的安全载体。     

精子整合外源DNA的分子机制与转基因动物的制备

利用精子载体法制备转基因动物是一种简便、可行的研究和应用方法,但精子结合并内化转运外源DNA却具有非常复杂的机制。从精子结合外源DNA的物质基础及分子机制,外源DNA在精子细胞中的存在和降解等方面展开探讨,并着重探讨了外源DNA在精子基因组中的整合机制。另外,基于理论研究的进展讨论了转基因动物的制备策略。     

胞质内精子注射法介导外源DNA生产转基因动物

通过胞质内精子注射法介导转基因已经成为生产转基因动物的一种有效手段。然而传统的ICSI介导法用冻融精子或Triton X-100处理的精子作为携带外源DNA的载体,经胚胎移植后生产转基因后代的效率很低,主要原因为这些处理方式在提高转染效率的同时对精子染色体造成了较大程度的损伤。最近研究者们提出了一种使用高浓度碱液对精子进行简单的预处理,高效地生产转基因后代的方法。这些精子完全失去了质膜与顶体,但仍保留有核的完整性,并且可以高效的将外源基因插入宿主基因组,比传统的精子处理方法获得了更理想的转基因动物的生产效率。     

转基因猪研究的回顾及今后发展方略之我见

简要回顾了20多年来国内外转基因猪的研究,在对猪生产性能的遗传改良、用猪作为生物反应器生产医用蛋白以及用猪作为异种器官移植的供者等方面．取得的一些重要进展：概述了原核注射法、精子介导法、逆转录病毒感染法和体细胞核移植法转基因技术的建立和发展历程：对转基因猪的遗传稳定性进行了讨论。并根据国内外发展的态势和我国养猪业的现状．提出了转基因猪研究方向和技术路线的发展方略．     

精子与慢病毒孵育制备转基因猪的分子检测及遗传分析

【目的】在前期精子与慢病毒孵育法制备的转基因猪基础上,进一步探讨外源基因在转基因猪上的遗传状况.【方法】通过转基因猪与野生猪交配扩繁后,运用PCR和Southern-blot法对转基因G_1和G_2代进行外源基因的检测与遗传分析.【结果和结论】采用PCR法检测,G_1代PCR阳性率为25.42%(15/59);G_2代PCR阳性率为46.67%(7/15).在12头阳性转基因猪的13种组织中,外源基因在多种组织中均有存在;对阳性转基因猪的胃、垂体、下丘脑组织的RT-PCR检测结果显示,外源基因在66.67%(24/36)的组织样品中均有表达.表明在精子与慢病毒共孵育法制备的转基因猪中,外源基因能整合到猪的基因组,并遗传给后代.     

动物转基因技术研究进展

文章对建立转基因动物的方法——显微注射法、逆转录病毒感染法、胚胎干细胞介导法、精子载体法和体细胞核移植法作了系统阐述，指出提高转基因效率的策略和转基因动物目前存在的问题，表达了基因各个构件和体内标志系统的设计应用对转基因整合与表达的影响。     

转基因鸡及输卵管生物反应器

随着生物制药业的迅速发展,转基因鸡输卵管生物反应器正逐渐成为人们关注的焦点,转基因鸡以其卓越的优势必将成为科学研究的热点和生物制药领域的新兴产业之一。目前,转基因鸡最成功的制备方法即逆转录病毒介导法,并已成功制备出表达标记基因的转基因鸡。通过综述鸡作为生物反应器的优势、转基因鸡发展历程、逆转录病毒载体制备转基因鸡的方法过程和转基因鸡的研究进展,同时也讨论了转基因鸡的意义和可能存在问题。     

利用体细胞核移植技术生产表达红色荧光蛋白的猪转基因克隆胚胎（摘要）

[目的]为生产转基因克隆猪奠定基础。[方法]以反转录病毒转染的带有红色荧光蛋白（RFP）基因的猪胎儿成纤维细胞作为核移植的核供体,利用体细胞克隆技术研究红色荧光蛋白克隆胚胎体外发育情况。[结果]RFP转基因细胞的融合率为83.87%,与未转基因细胸（80.56%）相比无显差异著（P〉0.05）;RFP转基因体细胞重构胚体外囊胚率为8.67%,与未转基因细胞组（6.56%）相比无显差异著（P〉0.05）;RFP转基因体细胞重构胚移植于15头受体后,尚无受孕个体。[结论]利用转红色荧光蛋白基因的细胞为供体细胞,并成功地克隆出转基因胚胎。     

利用体细胞核移植技术生产表达红色荧光蛋白的猪转基因克隆胚胎研究

[目的]为生产转基因克隆猪奠定基础。[方法]以反转录病毒转染的带有红色荧光蛋白（RFP）基因的猪胎儿成纤维细胞作为核移植的核供体,利用体细胞克隆技术研究红色荧光蛋白克隆胚胎体外发育情况。[结果]RFP转基因细胞的融合率为83.87%,与未转基因细胞（80.56%）相比无显著差异（P〉0.05）;RFP转基因体细胞重构胚体外囊胚率为8.67%,与未转基因细胞组（6.56%）相比无显差异著（P〉0.05）;RFP转基因体细胞重构胚移植于15头受体后,尚无受孕个体。[结论]利用转红色荧光蛋白基因的细胞为供体细胞,能够成功克隆出转基因胚胎,并获得转基因囊胚。     

转β-甘露聚糖酶基因克隆猪的制备与分析

【目的】将前期构建的含有黑曲霉β-甘露聚糖酶基因manA的质粒p PSPBGP-manA转染杜洛克猪胎儿成纤维细胞,利用G418筛选出转基因细胞系,通过体细胞核移植方法生产出转manA基因猪,利用分子生物学方法对转基因猪进行阳性鉴定、基因及蛋白表达水平的检测,同时测定转基因猪唾液β-甘露聚糖酶酶活、粪便营养物质含量,旨在为生产及进一步研究转manA基因猪提供一些科学依据。【方法】用限制性内切酶Not I将质粒p PSPBGP-manA线性化并通过脂质体法将其转入杜洛克猪胎儿成纤维细胞,然后用不同浓度的G418进行筛选、维持培养,将筛选后的细胞进行体细胞核移植生产克隆猪;克隆猪出生后采取尾组织样用酚-氯仿法提取基因组DNA进行PCR及Southern blotting鉴定阳性转基因猪;收集转基因猪唾液并利用DNS法进行β-甘露聚糖酶活性测定,同时收集转基因猪粪便测定粪便中营养物质含量;取转基因猪的腮腺、颌下腺、舌下腺、心脏、肝脏等组织并用Triol法提取RNA,然后进行RT-PCR鉴定manA基因的表达,再进行相对定量PCR检测manA基因在不同个体及组织间的表达差异;通过Western blotting技术分析转基因猪外源性manA基因的蛋白表达水平。【结果】经G418筛选后进行PCR鉴定得到阳性转基因细胞系;通过体细胞核移植方法生产出21头克隆猪,经PCR及Southern blotting鉴定出16头转基因猪,阳性率为76%;转基因猪唾液中β-甘露聚糖酶的活性为(0.092±0.003)U·m L-1,粪便中粗蛋白含量明显降低;经RT-PCR、相对定量PCR鉴定,manA基因在转基因猪腮腺和舌下腺组织中特异表达,其它组织不表达,腮腺组织表达量高于舌下腺组织;Western blotting检测发现在腮腺和舌下腺组织中有manA的表达。【结论】通过G418筛选得到转manA基因细胞系并成功得到转manA基因猪,外源manA基因能够在转基因猪中腮腺和舌下腺组织特异性表达,为转manA基因猪的生产及进一步研究奠定了基础。     

PCSK9基因D374Y突变体转基因猪的制备与分析

【目的】前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin/Kexin type 9,PCSK9)基因是人类高胆固醇血症(autosomal dominant hypercholesterolemia,ADH)的主效基因之一,其获得型突变与人类家族性高胆固醇血症有直接的关系。PCSK9-D374Y突变体对低密度脂蛋白受体(low density lipoprotein receptor,LDLR)的降解能力比野生型蛋白强十倍,增加了患高胆固醇血症的风险,从而加速动脉粥样硬化的进程。猪心血管系统和血脂代谢方面与人类非常相近,成为研究动脉粥样硬化疾病的理想模型之一。然而自然发病的猪缺乏,且诱导病征发生缓慢。因此拟利用体细胞克隆技术制备PCSK9获得型突变体转基因猪,以模拟动脉血管的病理学变化,加速发病进程,为动脉粥样硬化的研究提供理想的动物模型。【方法】研究使用人PCSK9基因D374Y突变体载体,用电转染的方法将其整合到五指山小型猪近交系胎儿成纤维细胞中,并通过体细胞核移植技术获得了人PCSK9基因D374Y突变体转基因猪个体。通过Southern-blot、实时荧光定量PCR、Western-blot等方法,分别从DNA、RNA、蛋白的水平检测了人PCSK9基因在转基因猪肝脏中的整合表达情况。同时,通过组织化学染色与H.E.染色的方法对转基因猪进行了组织学检测。【结果】转基因阳性细胞集落在药筛的第3天开始出现,至第7天形成较大的单克隆点,且PCR检测结果显示扩增产物可以拼接为完整片段,说明外源片段在基因组中具有完整性;将筛选得到的阳性细胞作为体细胞克隆的供体细胞,通过体细胞核移植技术获得了转基因猪个体。PCR及Southern-blot检测结果显示,D374Y-PCSK9基因可以完整的插入猪的基因组中,且有串联重复现象;RT-PCR和QPCR检测结果表明,人PCSK9基因能在猪肝脏内正常转录且不影响猪内源性PCSK9基因的转录,且在其它内脏器官,如心、脾、肺、肾也能检测人PCSK9基因的表达,而猪内源性PCSK9基因在这些组织中表达量很低;Western-blot检测结果与RNA水平的检测类似。这些结果说明人D374Y-PCSK9基因成功整合到猪基因猪中,且能够正常转录与翻译。通过组织化学染色发现,与野生型猪肝脏相比,克隆猪肝脏中LDLR蛋白水平极显著低于野生型。另外,对克隆猪进行H.E.染色后发现其肝脏组织有明显的病理学变化,该结果说明,LDLR水平的急剧下降有可能是导致肝脏病变的原因。【结论】成功获得了人PCSK9基因D374Y突变体的克隆猪;与野生型猪肝脏相比,克隆猪肝脏中LDLR水平显著降低,并且克隆猪肝脏发生了明显病变。     

转绿色荧光蛋白标记基因猪整合检测的研究

[目的]为转基因猪生产的整合效率、外源目的基因表达水平、目的基因在猪体内组织特异性表达分布等相关领域的进一步研究奠定基础。[方法]用显微注射法将GFP标记的转基因猪表达载体PM1导入湖北白猪和通湖猪1-细胞、2-细胞胚胎中,胚胎移植妊娠后生产仔猪,取耳或尾组织样提取基因组总DNA,用PCR法检测PM1在猪基因组中的整合情况。[结果]在所有生产的78头仔猪中,有6头猪用PCR检测为转PM1基因阳性猪,这6头猪在3次PCR扩增反应中都得到650 bp目的扩增片段。其他样品没有得到目的扩增片段的为阴性猪。[结论]载体PM1可以用于携带外源基因进行转基因猪生产。     

精子与慢病毒共孵育条件的优化以及转基因猪的制备

【目的】探索慢病毒与精子共孵育的方法,并制备转基因猪。【方法】采用正交试验分析精子密度、病毒量、精子与慢病毒共孵育时间、精子与慢病毒共孵育温度对精子活力的影响,采用PCR和Southern blotting检测转基因。【结果】①优化慢病毒与精子共孵育条件为：100 µL慢病毒原液（5×105cfu）与1.0×107个/mL精子在17℃下孵育30 min;②与病毒孵育后的精子（109个/mL）给母猪人工授精时,经PCR检测49头仔猪中有14头呈阳性;③Southern blotting结果表明,8头PCR阳性仔猪中,4头融合了外源基因。【结论】优化了精子与慢病毒共孵育的条件（100 µL慢病毒原液（5×105cfu）与1.0×107个/mL精子在17℃下孵育30 min）,成功制备了转基因猪,并检测有外源基因的融合。     

供应链框架下规模养猪户绿色养殖模式演化机理分析

为了解目前我国规模养猪带来的环境面源污染和猪肉质量安全等问题,提出规模养猪户绿色养殖模式。通过规模养猪户绿色养殖模式驱动机理的分析,建立了市场机制和政府监管条件下规模养猪户绿色养殖模式演化博弈模型。在分析政府和规模养猪户不同策略下各自的成本和收益基础上,进一步分析了政府监管与规模养猪户绿色养殖模式选择的博弈关系。研究结果表明:在完全市场机制作用下,规模养猪户难以实现绿色运营模式的自我演化,政府的规制对规模养猪户绿色养殖模式的演化具有较强的推动作用,而且演化博弈结果受到消费者绿色消费偏好系数,猪肉的环境质量系数,养猪户废弃物转化环保投资,政府的监管成本、环境排污收费和绿色补贴等参数的影响。     

猪输卵管上皮细胞对小鼠早期胚胎体外发育的影响

研究了不同生殖时期猪输卵管上皮细胞对小鼠早期胚胎体外发育的影响,以此建立了适于早期小鼠转基因胚胎体外培养的猪输卵管上皮细胞共培养体系,并用PCR法对体外培养发育到不同阶段的小鼠转基因胚胎进行了外源基因整合检测。结果表明,在受孕初期的猪输卵管上皮细胞(无论是原代还是传代细胞)上,培养的小鼠1-细胞期胚胎的囊胚率显著高于发情间期的猪输卵管上皮细胞(P<0.01);在相同生殖时期猪输卵管原代和传代上皮细胞上,培养的小鼠1-细胞期胚胎的囊胚率差异不显著;在转基因胚胎不同发育阶段,PCR检测呈阳性的胚胎比率分别为:2-细胞期为96%,4-细胞期为63%,8-细胞期为43%,囊胚期为19%。由此可见,受孕初期的猪输卵管上皮细胞可促进与之体外共培养的小鼠早期胚胎的发育;随着早期小鼠转基因胚胎的发育,PCR检测呈阳性的转基因胚胎的比率逐渐降低。     

Pig farmers' willingness to recover their production under COVID-19 pandemic shock in China – Empirical evidence from a farm survey

Pig farmers' willingness to recover production under the COVID-19 pandemic shock is significant to recover live pigs' supply in China in 2020. Increasing farmers' willingness to recover pig production contributes to enhance pig supply, stabilize the pig and pork market, and to improve pig farmers' income. This research studies the determinants of pig farmers' willingness to recover production under COVID-19 pandemic shock by applying survey data of 201 farmers in Huai'an City and Lin'an City and a logit regression model. The estimation results show that a farmer's risk perception, the duration time of a farmer's feed supply under COVID-19 pandemic shock, whether or not being a cooperative member, and a farmer's knowledge on government's policy designed to encourage pig production, a farmer's education level and production experience are the key determinants to a farmer's willingness to recover pig production. Thus, it's important for policymakers to solve the problems for farmers to get access to feed during the pandemic, to encourage the development of cooperatives, as well as to issue and advocate policies to encourage pig production. The study contributes to the scant literature by providing fresh empirical evidences on determinants of farmers' willingness to recover pig production. It has significance to farmers and governments to enhance farmers' willingness to recover production, which contributes to secure pig supply in China after the COVID-19 pandemic.