电转染法电压优化与广西巴马小型猪转基因克隆胚胎的生产

本试验旨在优化电转染电压并构建转基因体细胞,为生产转基因广西巴马小型猪打下技术储备。以新生广西巴马小型猪肾脏成纤维细胞和pEGFP-N1为材料、以细胞存活率和转染率为电转染效率评价指标,筛选最佳电压,然后用优化电压进行电转染并经G418抗性筛选获得转基因体细胞系,通过体细胞核移植技术获得转基因克隆胚胎。本研究筛选出最佳电压为120 V,用优化电压进行电转染并成功构建表达GFP的转基因细胞,最后通过体细胞核移植成功获得表达GFP的转基因克隆胚胎。结果表明优化的电转染电压可以高效构建广西巴马小型猪转基因体细胞,并可通过体细胞核移植生产转基因克隆胚胎。     

不同孵育时间对猪精子转染外源DNA效果的影响

建立稳定的精子载体法技术体系对家畜的转基因育种等研究具有重要意义.为获得公猪精子与DNA最佳共孵育时间,优化建立猪精子载体法技术体系,本研究通过定量PCR、荧光显微镜检测和精液常规分析方法等,研究分析猪精子与DNA不同共孵育时间对猪精子活力、活率、DNA转染率、吸附DNA和内化DNA量的影响.结果表明,多聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)包裹的标记DNA与精子共孵育15、30、60和90 min后,随着孵育时间的延长,精子活力和活率有极显著下降(P＜0.01),而精子转染率呈极显著(P＜0.01)或显著(P＜0.05)上升,吸附外源DNA量和内化外源DNA量也呈上升趋势,但是30 min后不同孵育时间之间差异不显著(P＞0.05).此外,随着共孵育时间的延长,与精子转染率提高幅度相比,精子活力和活率的下降幅度更明显.综合考虑精子活力、活率、转染率、吸附DNA量和内化DNA量等参数,猪精子与外源DNA共孵育时间以30 min为最佳.     

用猪骨髓间充质干细胞为供体生产猪的转基因胚胎

以pEGFP-N 1质粒,通过电转染的方法转染了猪骨髓间充质干细胞,经过G 418筛选,获得了阳性细胞克隆。以转染的猪骨髓间充质干细胞与体外成熟(in v itro m aturation,IVM)的卵母细胞构建克隆胚。结果表明:通过体细胞核移植技术,猪骨髓间充质干细胞可以有效地生产转基因囊胚,并且绿色荧光蛋白可用于转基因胚胎的筛选。     

牛胎儿成纤维细胞β-防御素(hBD3)基因转染及转基因克隆胚制备

用脂质体法将含有人β防御素3（hBD3）和绿色荧光蛋白（EGFP）基因的乳腺特异性表达载体pEBB导入牛胎儿成纤维细胞,经G418筛选和PCR鉴定获得阳性细胞,将这些转hBD3基因的阳性细胞作为核供体移入牛去核卵母细胞,进行PCR鉴定,获得转基因克隆胚,再将这些转基因克隆胚移入64头受体牛子宫,现有21头转基因克隆胚胎的受体牛妊娠3个月。本研究为获得转人β防御素3（hBD3）基因牛克隆胚、制作转基因克隆牛,及预防奶牛乳房炎的发生提供了可行的技术。     

血管内皮特异性表达人血栓调节蛋白转基因猪的研究

生理条件下,血栓调节蛋白(thrombomodulin,TM)可与凝血酶结合成复合物,该复合物既可通过激活蛋白C达到抗凝和促纤溶作用;又可经内皮细胞胞吞,通过细胞内溶酶体降解、清除体内凝血酶。另外,TM可与凝血因子Xa特异性结合,抑制凝血酶原的活化,进而使凝血酶的生成速率明显降低。移植后,猪(Sus scrofa)的血管暴露在人(Homo sapiens)血液中,猪TM无法与人的凝血酶发生结合从而使凝血功能紊乱,因此,在猪体内表达人TM是目前解决凝血功能异常的一个新的思路。本研究制备了血管内皮特异性表达人血栓调节蛋白(human thrombomodulin,hTM)的转基因克隆猪,研究了hTM在五指山小型猪血管内皮细胞表达情况。利用Red重组系统从细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome,BAC)上抓捕获得猪的内源TM启动子。PCR扩增获得hTM的c DNA及牛生长素Poly A(b GHp A)序列,依次酶切连入p Blue ScriptⅨSK(-),构建血管内皮特异性表达hTM的载体。获得的载体p BS-hTM-puro经XhoⅨ线性化,电转染五指山小型猪胎儿成纤维细胞,经1.0μg/m L嘌呤霉素筛选10~15 d得到339个转hTM基因的阳性克隆,取两个生长较好的克隆用于核移植,随后获得重构胚972枚。胚胎移植后产仔猪5头;其中4头经基因组DNA、组织RT-PCR检验为阳性,Western blot结果显示hTM为血管内皮细胞特异性表达。成功获得可特异性表达hTM转基因细胞系及转基因克隆猪,为解决异种器官移植后出现的凝血紊乱问题提供了资料基础。     

脂质体介导pAcGFP-bFADD重组质粒转染Hela细胞条件的优化

用脂质体lipofectamine 2000介导携带有AcGFP报告基因的pAcGFP-bFADD质粒转染Hela细胞,并通过调整质粒DNA、脂质体的浓度及转染时间来优化转染条件,转染后12h在荧光显微镜下计数阳性细胞,MTT法检测各转染条件下Hela细胞的活性。结果表明,将2.4μg的pAcGFP-bFADD质粒与3.0μL lipofectamine 2000制备转染复合物与Hela细胞作用6h可以获得62.3%的转染效率,并且保持较高的细胞存活率（83%）。当质粒DNA与脂质体的量增加至3.2μg和6.0μL时,转染复合物对细胞的毒性作用明显增强,对细胞的抑制率可达42.98%,与对照组相比,差异极显著（P〈0.01）;条件优化后AcGFP-bFADD融合基因于转染后72h达到表达高峰,绿色荧光阳性细胞所占比率达到64%。     

广西巴马小型猪肥胖基因（leptin）成熟肽序列的cDNA克隆、序列分析

以广西巴马小型猪的脂肪组织总RNA为模板,通过RT-PCR扩增出巴马小型猪的leptin基因成熟肽序列,经纯化回收后连接到pMD18-T载体上,经鉴定后测序。研究结果表明,本试验克隆到leptin基因成熟肽cDNA序列,其长度为441bp,与GenBank中报道的猪leptin成熟肽cDNA序列同源性高达99．06％,与奶牛、家鼠、马等物种的成熟肽cDNA序列间同源性可达到84．5％以上,证明leptin基因具有较高的保守性。同时发现,与普通猪相比,巴马小型猪leptin基因成熟肽cDNA序列有四处存在碱基突变,均为元义突变。     

不同类型的转基因细胞为核供体生产猪的转绿色荧光蛋白基因克隆胚胎

2005年我国获得了体细胞克隆猪的成功,但是在体细胞转基因克隆猪方面还处于起步阶段。猪的转基因克隆在农业和医学方面有着巨大的应用前景,在农业上可以提高猪肉品质和培育抗病猪种等;医学上可以为人类异种器官移植、疾病模型和新药筛选提供理想材料。体细胞核移植结合基因组修饰技术,是目前生产转基因家畜的一种有效方式。供体细胞的类型是影响转基因克隆效率的一个关键因素,因为供体细胞的类型决定着体细胞转基因效率和重组胚的发育潜力。目前所知,较成功用于生产转基因克隆猪的供体细胞仅限于胎儿成纤维细胞,因为它易培养、增殖期限长、重构胚的发育能力高。此外骨髓间充质细胞,一种成体干细胞,作为转基因克隆猪的供体细胞有着巨大的潜力,国内外仅有个别报道。前脂肪细胞,一种易于获得的体细胞,有报道称利用成年猪前脂肪细胞为核供体构建的克隆胚发育能力和胎儿成纤维细胞相当,并且获得了克隆猪的后代。而利用猪前脂肪细胞生产转基因克隆胚胎,将为后续组织工程研究奠定基础。因此本研究选择猪胎儿成纤维细胞、骨髓间充质细胞和前脂肪细胞为转基因克隆的供体细胞,目的是比较不同类型转基因供体细胞对生产克隆胚胎效率的影响。本研究首先建立了近交系五指山小型猪(WZSP)胎儿成纤维细胞系(FF)、新生猪骨髓间充质细胞(MSCs)系和成年猪前脂肪细胞系(PreA)。采用组织块法建立胎儿(27日龄)成纤维细胞系;髓间充质细胞从新生猪后腿骨冲取骨髓,加入到Percoll分离液中离心,吸取中间界层面细胞,贴壁法培养骨髓间充质原代细胞,培养基为低糖DMEM。对间充质细胞向脂肪细胞进行诱导分化,油红O染色鉴定;前脂肪细胞从猪的皮下脂肪取样,用0.1%胶原酶消化法建立前脂肪细胞原代细胞,并对前脂肪细胞进行诱导分化为成熟的脂肪细胞,油红O染色鉴定。为了获得转基因细胞系,利用脂质体lipofectamineTM2000(Invitrogene)介导的方法将质粒pEGFP-N1转染了胎儿成纤维细胞、骨髓间充质细胞和前脂肪细胞,经过800μg/mL G418筛选后均获得了阳性细胞株。分别以3种类型转基因和未转基因细胞为核供体进行猪的体细胞核移植,比较克隆胚胎的发育能力。结果如下:(1)比较了3种类型非转基因细胞的重组胚的囊胚发育率,发现胎儿成纤维细胞(8.2%)、骨髓间充质细胞(7.1%)和前脂肪细胞(8.8%)囊胚发育率差异不显著(P>0.05);(2)比较了3种类型转基因细胞的重组胚的囊胚发育率,发现胎儿成纤维细胞(9.6%)和骨髓间充质细胞(9.9%)最高,前脂肪细胞(3.7%)最低,前两者与后者差异显著(P<0.05);(3)分别比较了每一类型供体细胞转基因和非转基因对重组胚的囊胚发育率的影响,转基因对胎儿成纤维细胞(9.6%vs 8.2%)和骨髓间充质细胞(9.9%vs 7.1%)的重构胚囊胚发育率影响不大(P>0.05);前脂肪细胞转基因重组胚的囊胚发育率显著降低(3.7%vs 8.8%,P<0.05)。以上结果表明,某些供体细胞类型转基因与否对猪克隆胚胎的早期体外发育影响不明显,有些细胞类型转基因对克隆胚的发育能力影响较大。通过体细胞核移植技术,猪胎儿成纤维细胞和骨髓间充质细胞可以有效地生产猪转基因囊胚,但前脂肪细胞转基因克隆胚胎的囊胚发育率能否进一步提高,还需要进一步的实验观察。     

表达人CD47基因的巴马小型猪创建及其表达分析

异种器官移植是解决供体器官短缺的有效途径之一,猪(Sus scrofa)是人类(Homo sapiens)异种器官移植的理想供体.然而,异种移植物进入受体后将被受体巨噬细胞清除,其主要原因是巨噬细胞表面的受体-信号调节蛋白α(singal regulatory proteinα,SIRPα)不能特异地识别异种细胞表面的整合素相关蛋白(integrin associated protein,IAP又称CD47),导致移植物细胞被受体内的巨噬细胞吞噬并清除.本研究在敲除α-1,3-半乳糖基转移酶基因(α-1,3-galactosyltransferase knockout,GTKO)的巴马小型猪基础上,转入hCD47基因,制备表达hCD47基因的GTKO/hCD47巴马小型猪,可避免超急性排斥反应并减弱受体巨噬细胞对移植物细胞的吞噬.首先构建巨细胞病毒增强子和鸡β肌动蛋白启动子(cytomegalovirus early enhancer/chicken β-actin promoter,CAG)调控的hCD47基因表达载体pCAGGS-hCD47-Neo,转染GTKO巴马小型猪的耳成纤维细胞,然后通过体细胞克隆技术制备转基因克隆猪.利用PCR对克隆仔猪进行转基因鉴定,通过qRT-PCR、Westem blot和免疫组化等方法分析hCD47在转基因猪的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、胰腺等组织的表达.抽取存活仔猪血液进行生理指标检测,监测其健康状况.通过体细胞克隆技术获得了13头转基因克隆猪,PCR鉴定均为hCD47基因阳性猪.qRT-PCR结果显示,hCD47基因在各器官中的表达量由高至低依次为胰腺、肝脏、肺脏、脾脏、肾脏和心脏.Western blot及免疫组化结果进一步证实hCD47基因在胰腺、肝脏等中均具有较强表达,与qRT-PCR结果一致.血液生理指标显示,存活仔猪健康状况良好.本研究成功制备了表达hCD47基因的GTKO巴马小型猪,确证了hCD47基因在主要器官中的表达特征,将有助于探究hCD47基因在减弱受体巨噬细胞对异种移植各器官的排斥反应.     

ICSI介导生产转基因牛胚胎影响因素的研究

采用牛体外成熟卵母细胞和冷冻解冻的精子为材料,以pEGFP-N1为模式基因,探讨DNA浓度、精子质膜破损方法、注射台温度对牛精子胞质内注射（ICSI）介导转基因效果的影响。结果表明：线性pEGFPN1质粒DNA浓度为5μg/mL、10μg/mL两组的早期胚胎发育率显著高于50μg/mL组（19.8%,16.7%VS 7.9%,p〈0.05）。以冻融、TritonX100、超声波断尾三种方法破损精子质膜,冻融组的囊胚发育率（24.7%）最高,且冻融组的早期胚胎基因表达率极显著高于超声断尾组（41%VS 20.5%,p〈0.01）;当分别在25℃、38℃的注射台进行显微注射时,两组之间胚胎的囊胚率无显著差异（p〉0.05）,但二者之间胚胎的基因表达率差异显著（46.83%VS 28.57%,p〈0.05）。以上结果表明：（1）牛精子转染外源GFP基因的浓度不宜过高,转染高浓度的DNA会影响胚胎发育;（2）精子质膜是阻碍外源DNA与牛精子相结合的主要因素,将精子冻融处理可有效破损其质膜,利于精子与外源DNA的结合,从而提高ICSI介导转基因效率;（3）25℃和38℃热台温度对牛ICSI胚胎的早期发育无影响,但25℃热台温度可提高牛ICSI介导转基因的效果。     

核转染技术转染水牛细胞的初步研究

本研究旨在获得一种高效转染水牛细胞的方法。本研究首先以水牛胎儿成纤维细胞（BFF）为研究对象,建立、优化核转染法;随后,比较核转染法、脂质体法、电穿孔法转染BFF的效率;最后选用较优的方法,探讨转染水牛原代骨髓间充质干细胞和类胚胎干细胞的可行性。结果发现随电压的增加,核转染BFF的效率升高;核转染电压为225V,脉冲时间为10ms时,细胞EGFP阳性率为（83.1±1.4）%,转染效率显著高于脂质体法（（11.7±1.2）%）和电穿孔法（（35.5±2.0）%）。运用优化的核转染条件可以成功将外源基因导入水牛原代骨髓间充质干细胞和类胚胎干细胞,且不影响其细胞生物学特性。本研究为以多能干细胞介导的水牛转基因克隆胚胎的生产奠定了基础。     

不同精子处理对应用ICSI—Tr技术生产转基因水牛胚胎效率的影响

本文主要探讨了不同精子处理对应用显微授精介导（intracytoplasmic sperm injection-mediatedtrans-genesis,ICSI-Tr）生产转基因水牛胚胎效率的影响。本试验以p18T—BCN5．2-IFN-1．1pA—EGFP为载体,比较了精子的不同处理方式（NaOH和冻融）、NaOH处理精子不同时间（5min,10min,20min,30min和60minl以及不同外源DNA浓度（5ng／μL,10ng／μL,25ng／μL和50ng／μL）对ICSI-Tr转基因效率的影响。结果显示：NaOH处理组的囊胚EGFP表达率（46．1％）,与冻融精子处理组（47．1％1差异不显著,但发育率显著高于冻融处理精子组（28．3％VS16．7％,P〈0．05）。处理60min组和30min组的分裂率分别为78．9％和77．5％,显著高于20min、10min和5min组的64．0％、60．0％和64．0％（P〈0．05）,其中30min处理组的囊胚EGFP表达率高达44．4％,显著高于其它处理组（P〈0．05）。25ng／μL组和50ng／μL组的早期胚胎EGFP表达效率差异不显著（41．3％VS42．5％）,但显著高于5ng／肚组和10ng／μL组（22．5％和35．5％）,25ng／μL组的囊胚EGFP表达效率显著高于其它组（P〈0．05）。本研究优化了应用ICSI-Tr生产转基因水牛胚胎技术体系,为获得ICSI-Tr转基因水牛奠定了良好的工作基础。     

水牛体细胞核移植相关影响因素的研究

主要是探讨水牛卵母细胞的体外成熟与供体的年龄和性别对其核移植效果的影响。体外成熟培养22～24h的水牛卵母细胞,在含有5μg／mL细胞松弛素的操作液中进行去核,然后将经0．1μg／mL蚜栖菌素（Aphidicolin,APD）培养处理24h,再用0．5％胎牛血清（FBS）培养2d的水牛耳皮成纤维细胞注射到去核的卵母细胞卵周隙中,再经电融合形成重构胚。重构胚经5μmol／L离子霉素激活处理5min并在2mmol／L的二甲氨基嘌呤（6-DMAP）中培养3h后,在含有颗粒细胞单层细胞的微滴中（30μL）培养7d,观察其卵裂和胚胎发育情况。结果显示：在添加有10ng／mL上皮生长因子（EGF）成熟液中培养的受体水牛卵母细胞的融合率和重组胚卵裂率与对照组无显著差异（P〉0．05）,但其囊胚发育率明显高于对照组（18．53％vs．7．56％,P〈0．05）。来自胎儿（3个月）或成年（一头5～6岁,另一头22岁）水牛的耳皮成纤维细胞核移植后重组胚的卵裂率差异不显著（P〉0．05）,但水牛胎儿体细胞构建的重组胚囊胚率显著高于成年体细胞（22．55％vs．10．77％和8．09％,P〈0．05）。雌性水牛成纤维细胞构建的重组胚的囊胚发育率（20．23％）显著高于雄性水牛体细胞的囊胚率（10．16％,P〈0．05）。以上结果表明：（1）成熟液中添加EGF能提高受体卵母细胞核移植后的胚胎发育率;（2）水牛体细胞核移植效果受供体的个体年龄和性别的影响：胎儿成纤维细胞的核移植效果优于成年的成纤维细胞,而且以雌性的效果较好。     

农杆菌介导的玉米遗传转化研究进展

农杆菌介导的转基因法是目前玉米遗传转化的主流方法之一。目前,模式玉米种质幼胚的转化体系已程式化,且开发了新筛选基因和获得不含筛选基因转基因玉米的方法,但是大多数育种骨干自交系转化频率低和转化受体基本上是幼胚。从农杆菌、受体及培养条件多方面各种因素对问题进行分析,多数研究认为针对特定基因型和受体材料建立好的受体再生系统,结合高效率农杆菌转化体系,获得多目的基因聚合（无其它外源片段）的转基因玉米将是农杆菌介导玉米转化体系研究的最终目标。本文主要从农杆菌介导（转基因）法应用于玉米遗传转化的历史、现状、问题等方面进行综述,为同领域的研究者提供一定的参考。     

水稻Rubisco小亚基启动子的克隆及光诱导表达载体的构建

高效特异表达的启动子往往是转基因研究的关键因素。Rubisco小亚基启动子具有光诱导性、组织特异性和高表达的特性,可利用该启动子为转基因研究服务。本文以水稻（Oryza sativa）中花11叶片为材料,根据GenBank所报道的水稻Rubisco小亚基启动子序列,设计特异引物从水稻基因组DNA中扩增得到长度约1600bp的DNA片段,将该片段连接至T载体pMD18-TSimple,测序结果表明该片段序列与GenBank报道序列一致为100%。Plant CARE序列分析表明,该启动子具有12个与光诱导表达相关的元件。为构建光诱导表达载体,将该启动子和植物表达载体pCactF分别以KpnⅠ和XbaⅠ酶切后连接。光诱导表达载体的构建为进一步研究基因功能及利用光诱导表达载体改良作物品质奠定基础。     

广西巴马小型猪卵泡抑素(Follistatin)cDNA的克隆和序列分析

从广西巴马小型猪的卵巢中提取总RNA，并以其为模板，应用逆转录一聚合酶链式反应(RT—PCR)，在合成的特异性引物引导下，扩增得到巴马小型猪卵泡抑素(Follistatin) cDNA的全序列，长度为1035bp。该扩增片段经纯化后，连接到pMD18-T载体上扩增。经序列分析结果表明，本研究中克隆的猪卵泡抑素cDNA序列与GeneBank中已报道的家猪卵泡抑素同源性高达99．4％，与奶牛、家鼠、挪威鼠和马等其他物种的卵泡抑素cDNA序列间同源性也大于89％。     

转基因抗虫棉花重组DNA在土壤中分布的实时定量PCR分析

根据转基因抗虫棉花35S启动子与Cry1A（c）基因以及35S启动子与nptⅡ基因之间的构建特异性序列分别设计引物和探针,建立荧光定量PCR检测方法,并对采集于3个生长时期（播种后40、50d和60d）的不同根区（根表、根际和非根际）土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段进行定量分析。结果表明,所建立的荧光定量PCR方法最低能够检测到10个拷贝数的外源重组DNA片段,定量标准曲线相关系数均达到0.998以上,具有很好的重复性。实时定量PCR分析表明,同一生长时期不同根区土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段拷贝数变化情况均为根表土〉根际土〉非根际土,即转基因抗虫棉花重组DNA片段主要分布于根表土壤中,其次为根际土壤和非根际土壤。在60d生长期内,土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段的拷贝数随生长时期的推进均呈现上升趋势,其分布范围逐渐扩大。土壤中35S-nptⅡ片段拷贝数均高于同一生长时期相应根区中35S-Cry1A片段的拷贝数。转基因抗虫棉花对环境可能存在潜在影响。     

PTLF-PTAG-IR对转基因烟草开花的抑制效应

PTLF（LEAFY同源基因）和PTAG（AGAMOUS同源基因）是杨树中控制花发育的重要基因,为了解RNA干涉同时抑制PTLF和PTAG对花发育的影响,本研究采用根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导法将35S：：PTLF-PTAG-IR导入烟草（Nicotiana tabacum）。经PCR检测获得了15株阳性转化株系,进一步的Southern分析证实PTLF-PTAG-IR基因已整合到烟草基因组中。荧光定量分析结果显示,转基因烟草内源NFL（LEAFY同源基因）和NAG1（AGAMOUS同源基因）的表达量均低于野生型。对开花时间调查的结果表明：与野生型烟草相比,53.3%的转基因株系开花受到完全的抑制,26.7%的转基因株系开花时间平均推迟34.3d,仅20%的转基因株系与野生型在同一时期开花。另外,对转基因烟草花器官的观察发现花瓣形态,雄蕊着生方式、数目等方面发生变异,这些研究结果表明过量表达35S：：PTLF-PTAG-IR对烟草花发育起到抑制作用,本研究将为利用转基因手段获得不育材料提供参考。