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。     

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。     

精子介导法制备转基因猪的研究

主要简述了应用转基因猪的研究概况,介绍了几种以精子作为载体的转基因方法,分析了外源DNA进入精子的影响因素,展望了利用精子为载体生产转基因猪的应用前景。     

脂质体法介导山羊精子转染外源DNA最适条件的研究

研究了阳离子脂质体介导山羊精子转染外源DNA的方法、效果及其影响因素以确定其最适转染条件,为进一步用此方法生产转基因动物提供参考.结果显示：①脂质体介导法可用于山羊精子转染外源DNA;②脂质体介导转染1、2、3号公羊的精子消化后阳性率分别为25.2%,22.6%,27.5%,差异不显著（p〉0.05）.③脂质体介导转染的精子消化前后阳性率在充分洗涤组为41.3%和25.5%,极显著高于原精液直接加入1∶10∶1转染液不洗涤处理组的25.6%和11.4%及原精液加入不含缓冲液的转染液处理组的17.2%和7.8%（p〈0.01）.④离心洗涤后精液分别与在转染缓冲液中加入0、0.1%、0.3%、0.6%BSA（质量/体积）的转染液共同孵育后的消化前后阳性率分别为41.3%和25.5%、35%和21.4%、27.5%和15.3%及11.2%和8.2%;⑤用不同缓冲液配制的转染液进行脂质体介导山羊精子转染外源DNA的效率有差异,其中以mDM液转染精子的消化前、后阳性率最高（为41.3%和25.5%）.研究表明：脂质体介导转染外源DNA的独特机制使供精个体间精子转染效率趋于一致;精子与脂质体-DNA复合物混合前将精子充分离心洗涤可显著提高脂质体介导精子转染外源DNA的效率;血清白蛋白能降低脂质体对精子介导的转染效率;脂质体法介导山羊转染外源DNA的最适转染条件为用mDM液充分洗涤精子后再与脂质体-DNA复合物混合转染.     

脂质体法介导山羊精子转染外源DNA最适条件的研究

研究了阳离子脂质体介导山羊精子转染外源DNA的方法、效果及其影响因素以确定其最适转染条件,为进一步用此方法生产转基因动物提供参考.结果显示:①脂质体介导法可用于山羊精子转染外源DNA;②脂质体介导转染1、2、3号公羊的精子消化后阳性率分别为25.2%,22.6%,27.5%,差异不显著(p＞0.05).③脂质体介导转染的精子消化前后阳性率在充分洗涤组为41.3%和25.5%,极显著高于原精液直接加入1:10:1转染液不洗涤处理组的25.6%和11.4%及原精液加入不含缓冲液的转染液处理组的17.2%和7.8%(p＜0.01).④离心洗涤后精液分别与在转染缓冲液中加入0、0.1%、0.3%、0.6% BSA(质量/体积)的转染液共同孵育后的消化前后阳性率分别为41.3%和25.5%、35%和21.4%、27.5%和15.3%及11.2%和8.2%;⑤用不同缓冲液配制的转染液进行脂质体介导山羊精子转染外源DNA的效率有差异,其中以mDM液转染精子的消化前、后阳性率最高(为41.3%和25.5%).研究表明:脂质体介导转染外源DNA的独特机制使供精个体间精子转染效率趋于一致;精子与脂质体-DNA复合物混合前将精子充分离心洗涤可显著提高脂质体介导精子转染外源DNA的效率;血清白蛋白能降低脂质体对精子介导的转染效率;脂质体法介导山羊转染外源DNA的最适转染条件为用mDM液充分洗涤精子后再与脂质体-DNA复合物混合转染.     

精子介导生产转hCD59基因猪

为研究精子介导法生产异种器官移植用转基因猪的效率,将人膜反应性溶解抑制物(hCD59)基因与脂质体混合制成基因/脂质体复合物,分别采用睾丸注射法和基因脂质体复合物/精子共孵育法制备转人hCD59基因猪,其中睾丸注射法处理公猪1头,44 d后配母猪8头,7头受孕(受孕率87.5%),产仔73头,PCR阳性猪3头(阳性率4.3%);外源基因/精子共孵育法处理公猪4头,处理母猪4头,1头受孕(受孕率25%),产仔11头,PCR阳性猪1头(阳性率9%)。从15头受孕母猪共获得84只仔猪,经PCR初步检测,其中4只仔猪为转基因阳性,阳性率4.8%。研究结果表明:通过精子介导法可以获得转基因猪。     

蜜蜂精子介导GFP基因转移研究

将pGFP-2质粒线性化,利用精子介导,通过人工授精技术导入意大利蜜蜂处女王,然后将授精王介绍到无王群繁殖后代。结果:试验群产生了一群绿色荧光阳性蜜蜂;对阳性蜂群后代分析发现,1~2日龄幼虫能检测到荧光,提取蜜蜂DNA进行PCR扩增得到预想的片断,通过RT-PC分析,从转录水平上证实转导的外源基因获得表达。结论:以绿色荧光蛋白(GFP)基因为报告基因,通过精子介导法能够生产克隆转基因蜜蜂。     

转基因动物的研究进展

转基因动物是通过人工方法把外源基因整合到动物生殖细胞培养出的携带外源基因的动物，它能把该基因传递给后代。转基因动物是胚胎学与基因工程结合的产物。国内外学者已成功地培育了转基因小鼠、大鼠、兔、猪、羊、牛、鸡、鱼等。本文综述了培育转基因动物的意义、基因转移的基本方法及转基因动物的应用现状。     

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。     

卵巢打点注射质粒pIRES2-EGFP生产转基因兔的研究

本研究以绿色荧光蛋白为报告基因,转染兔卵母细胞,探索建立操作方便、效率高、成本低、可定量生产转基因兔的可行性方法.选择14只成年新西兰雌兔,每侧卵巢内分别打点注射0.25 mL 0.5～0.8 mg/mL的质粒,注射后第3日、第16日和第31日进行人工辅助配种;卵巢注射后第3日、第16日和31日随机各取1只雌兔卵巢做冰冻切片,置荧光显微镜下观察绿色荧光;应用PCR 和 Southern 杂交检测转基因新生仔兔阳性率.结果经荧光显微镜观察,卵巢注射后第3日配种的雌兔卵巢冰冻切片及48 h以后的胚胎呈现绿色荧光;卵巢注射报告基因后第3日配种的雌兔后代阳性率最高,PCR 和 Southern 杂交检测结果分别为72.7 %和45.5 %;第31日配种的后代阳性率最低,分别为36.8 %和15.8 %;第16日配种、第3日配种和第31日配种雌兔的阳性后代数量呈递减趋势.卵巢注射后第3日配种,虽然后代阳性率较高,但是其产仔数最少.实验结果表明,用注射器直接对卵巢打点注射外源基因生产转基因兔的方法操作简便、高效,为日后大规模制备一些大型家畜的转基因后代奠定了基础.     

转Cry1Ab水稻纯合体快速准确的PCR鉴定方法

转Cry1Ab基因水稻Bt22为一种新型的转基因抗虫水稻,本研究介绍了一种筛选纯合转基因植株Bt22的PCR方法。根据外源序列在Bt22中插入位点的两侧旁邻序列设计引物,建立了转基因抗虫水稻Bt22品系特异的定性PCR检测方法,该方法灵敏度可达0.01 ng,在此基础上组合各引物建立了筛选转基因水稻Bt22纯合体的多重PCR方法,结果表明该方法简单高效,便于操作。     

Germline transmission of exogenous genes in the chicken

Difficulties associated with in vitro manipulation and culture of the early chicken embryo have restricted generation of transgenic chickens to approaches that use replication-competent retroviruses. The need to produce transgenic chickens in the absence of replicating virus prompted development of a new method of gene transfer into the chicken. Microinjection of the replication-defective reticuloendotheliosis virus (REV) vector ME111 beneath unincubated chicken embryo blastoderms results in infection of germline stem cells. This vector contains genetic information exogenous to the chicken genome, including both the herpes simplex virus type 1 thymidine kinase gene and the Tn5 neomycin phosphotransferase gene. About 8 percent of male birds hatched from injected embryos contained vector DNA in their semen. All four positive males tested passed vector sequences onto their progeny. Analysis of G1 offspring showed that gonads of G0 male birds were mosaic with respect to insertion of vector provirus. Thus, primordial germ cells present in the unincubated chicken embryo blastoderm are susceptible to infection by defective REV vectors.     

睾丸和卵巢打点注射pIRES2-EGFP质粒生产转基因兔的研究(英文)

为探讨直接用注射器对睾丸和卵巢打点注射pIRES2-EGFP质粒转染兔的精子细胞和卵母细胞,建立操作方便、效率高、成本低、可批量生产转基因兔的可行性。选择5只成年新西兰雄兔、29只经产新西兰雌兔,每侧睾丸和卵巢内分别打点注射0.5~0.8 mg/mL质粒0.25 mL。①第3周随机取一只雄兔睾丸做冰冻切片,于荧光显微镜下观察转染情况。②(Ⅰ:1#♂×7♀、Ⅱ:2#♂×7♀、Ⅲ:3#♂×7♀、Ⅳ:4#♂×7♀)其它雄兔于第6周和第7周与3日前做过卵巢注射并超排处理的雌兔配种,最后采集新生仔兔耳组织,提取基因组DNA,经PCR和Southern杂交检测阳性率。结果显示雄兔睾丸冰冻切片于荧光显微镜下可见绿色荧光,统计所得后代转基因阳性率,并进行差异分析,其中Ⅰ组后代阳性率最高,PCR和Southern杂交检测阳性率为93.55%和83.87%,Ⅳ后代阳性率最低,依次为80.65%和70.97%,但是各组之间差异不显著。上述实验结果表明,对睾丸和卵巢同时注射外源基因可获得较高阳性率的转基因后代,生产转基因的方法操作简便、高效,为日后大规模制备一些大型家畜的转基因后代奠定了基础。     

利用SYBR Green实时定量PCR法检测转基因植物外源基因的拷贝数

[目的]探讨SYBR Green实时定量PCR技术应用于检测转基因植物外源基因拷贝数的可行性。[方法]使用SYBR Green实时定量PCR技术,以转CYCD3;1的拟南芥为材料,通过CYCD3;1基因与单拷贝内参基因以及转基因株系中的CYCD3;1基因与野生型植株的比较来确定外源基因的拷贝数。[结果]该法计算所得外源基因拷贝数与传统高准确性的Southern blot法结果相符。[结论]使用该法检测外源基因拷贝数简单易行,可操作性强。     

哺乳动物性别控制的研究进展

性别控制是一项能显著提高养殖业经济效益的生物工程技术。目前哺乳动物的性别控制的方法很多,主要是通过XY精子分离和早期胚胎性别鉴定来实现。在生产中,还经常采用其它性别控制的方法,如:受精时间控制法、阴道pH值调节法和营养调节法等。就性别决定的机理、XY精子分离以及早期胚胎性别鉴定的几种方法进行了综述,并对性别控制存在的问题及发展前景进行了讨论。     

FABP4转基因牛的分子生物学鉴定

【目的】对前期获得的3头转基因牛进行分子生物学评价,包括转基因阳性鉴定、基因及蛋白表达水平的检测,旨在进一步为转基因牛的安全评价提供一些科学依据。【方法】根据GenBank上公布的牛FABP4基因（GenBank登录号：NM_174314）mRNA序列,利用兼并密码子对现有FABP4基因进行突变,并构建了pEGFP-C1-FABP4真核表达载体、通过细胞转染、体细胞核移植、胚胎移植技术获得3头转基因牛;分别采集了1号转基因牛不同组织样,2、3号转基因牛与野生型个体8、10、12、14月龄的血液样本,利用RT-PCR技术对所获转基因个体的阳性与否进行了鉴定;同时利用荧光定量PCR技术检测了1号转基因牛不同组织中外源性FABP4基因的表达情况,并分析了2、3号转基因牛在8-14月龄之间,外源性FABP4基因、内源性FABP4基因的变化趋势,并通过叠加转基因牛外源与内源性FABP4基因的表达量,分析了转基因牛和非转基因牛FABP4基因的整体表达水平差异;通过Western blotting技术分析了3头转基因牛外源性FABP4基因的蛋白表达水平。【结果】①对所获得的3头转基因牛RT-PCR检测发现,3头转基因个体各样本均在205 bp处产生条带,而妊娠母牛及阴性对照在205 bp处均未有条带出现,初步表明3头转基因牛均为转基因阳性。②实时定量PCR检测表明,1号转基因牛的外源性FABP4基因在多数组织均有较高表达,其中脂肪组织表达量最高、肾脏和背最长肌次之,肺部的相对表达量极低。3号转基因牛外源性FABP4基因的表达水平高于2号转基因牛,且2、3号转基因牛外源性FABP4基因的表达水平随月龄变化均呈现先上升后下降趋势;在内源性FABP4基因表达水平检测中发现,外源性FABP4基因的转入抑制了转基因牛体内内源性FABP4基因的表达,且随月龄变化转基因牛体内内源性FABP4基因表达水平均呈现上升趋势;野生型牛内源性FABP4基因的表达水平随着月龄变化逐步下降,而转基因牛体内内源性FABP4基因的表达量均低于野生型牛;通过对2、3号转基因牛外源与内源性FABP4基因相对表达量的叠加分析发现,转基因牛FABP4基因整体表达量较野生型大幅升高。③蛋白表达检测结果与mRNA检测结果基本一致,外源性FABP4基因在1号转基因牛除肺部外的各个组织均检测到外源FABP4基因的蛋白表达,其中背最长肌表达量最高;3号转基因牛蛋白表达水平高于2号转基因牛。【结论】获得的3头牛均为FABP4阳性转基因牛,且外源性FABP4基因在体内能够正常表达,转基因牛FABP4表达量较野生型大幅升高,同时外源性FABP4基因的转入抑制了内源性FABP4基因的表达。     

转hFat-1基因猪外源基因整合分析及拷贝数测定

对转人源化Fat-1基因猪的15头传代仔猪进行PCR检测,发现有7头阳性猪,其断奶后成活5头仔猪。对这5头仔猪进行Southern印迹杂交试验,确认3头仔猪整合有hFat-1基因。采用荧光实时定量PCR法测定原代转hFat-1基因公猪及3头阳性仔猪外源基因的拷贝数,分别是2、1、1、2个拷贝。转hFat-1基因猪能够将外源基因遗传到下代仔猪,但外源基因具有遗传不稳定的趋向。