牛规模化转基因技术体系构建轨迹和展望

随着生命科学研究的不断发展和产业应用需求的扩大,转基因技术从探索生命科学基本规律的重要技术手段之一,正在向生命产业应用的相关领域扩展,其中包括大的家养动物转基因技术产业化应用的探索。论文综述了转基因技术在牛育种上的应用与发展,结合转基因牛在国际上的发展历史,着重介绍了中国在牛的转基因技术体系构建方面的历程和成果。通过引进、整合和创新,将现代动物生物技术融合在一起,建立了安全、高效及规模化的牛规模化转基因技术体系,进而实现了在牛的生产和繁育实践中更为广泛的应用。通过转基因技术对牛进行选育是为了增强抗病能力、改善乳品质、提高乳肉的产量、质量以及作为高效的生物活体反应器生产功能蛋白。目前,中国牛的规模化转基因技术体系基本构建完成,更多深入的工作将集中在目的基因表达量调控和导入的基因安全性控制等方面。所以未来的牛转基因育种工作以 “安全、高效、规模化”为主导,围绕组织特异启动子,优化密码子,调整基因修饰,定点插入基因以及去除筛选标记等工作展开。奶牛的抗病高产是其畜牧产业发展的重要方向,同时作为大型哺乳动物,是动物机体生产活性功能蛋白的重要反应器之一。因此,完善和发展牛转基因动物技术,建立完善的牛规模化转基因技术体系是未来的重要发展方向。     

小麦规模化转基因技术体系构建及其应用

在主要农作物中,小麦属于遗传转化比较困难的作物,转化效率较低,重复性较差,转化规模较小,优良转基因材料较少,基因工程育种进程明显落后于大豆、玉米、棉花、水稻等作物。目前,应用于小麦中的转基因技术主要包括基因枪介导法和农杆菌介导法,有些实验室也采用花粉管通道、离子束注入、激光微束穿刺、PEG、花粉介导和农杆菌浸花等方法。在外植体利用方面,多数研究主要利用小麦幼胚及其愈伤组织作为起始转化材料,以成熟胚、幼穗、花药愈伤组织为材料转化成功的报道还比较少,需要进一步探索。在转化效率方面,基因枪报道为0.1%-16.7%,农杆菌报道为0.7%-44.8%,变化幅度较大。在目标基因转化方面,除了nptⅡ、bar、hpt、GUS、GOX、pmi、ALS等筛选基因和报告基因外,转化的功能基因主要涉及小麦品质、抗病性、耐旱性、抗蚜虫和抗除草剂等性状改良。农杆菌介导和基因枪介导转化小麦幼胚的转化效率除与受体基因型有关外,还与受体材料的生理状态有关,供体植株生长期间的温度条件、光照条件、营养条件和水分条件对转化效率有至关重要的影响,开花到幼胚取样期间适宜的昼夜温度有利于转化后胚性愈伤组织诱导和候选转基因植株的获得。从整体水平看,中国小麦转基因技术研究虽然取得了较大进展,如建立了小麦成熟胚高频率再生体系并应用于小麦转化,改进了小麦幼胚再生体系和转化体系,将一批抗病、耐旱和品质改良相关基因转入小麦,初步建立了小麦规模化转基因技术体系,但与国际先进水平相比,尤其与一些跨国生物技术公司相比,在转化规模和转化效率方面仍然存在较大差距。认为转化效率较低、基因型依赖性强、人工气候条件不够先进、转化队伍不稳定是限制中国小麦规模化转基因技术发展的瓶颈;建立主栽品种转化体系、提高转化效率、开展多基因转化、开发安全型转化技术、避免载体骨架序列插入、减少基因沉默、实现定点整合等是小麦转基因技术研究的发展趋势;通过对组织培养技术、植株再生和转化相关基因的研究,以及优良受体基因型筛选、培养基改良和各个转化影响因素的优化、集成等,克服农杆菌转化小麦的瓶颈,提高小麦转化效率,扩大转化规模。文章重点综述了基因枪和农杆菌转化技术在小麦中的应用和发展,回顾了近5年中国小麦规模化转基因技术研究进展,对于促进转基因小麦新品种培育和小麦功能基因组学研究具有一定参考价值。     

棉花规模化转基因技术体系构建及其应用

文中综述了国内外转基因技术在棉花中的应用概况,主要介绍了近年来中国棉花规模化转基因技术体系的建立及应用研究进展,并对棉花转基因技术中存在的主要问题和未来发展趋势做了相关陈述。对棉花科研工作者了解棉花转基因研究进展并有效利用转基因技术开展工作具有重要意义。转基因技术在克服棉铃虫危害上取得了巨大成功,并将逐步在棉花抗病、抗逆等方面取得重要进展。世界上,棉花转基因初期主要建立了以珂字棉为受体的转基因体系,随着雷蒙德氏棉、亚洲棉、海岛棉、陆地棉等其他棉种组织培养体系的建立,农杆菌介导法、基因枪轰击法、花粉管通道法及其他转基因方法的应用,使得棉花转基因技术研究取得长足的进步。中国棉花规模化转基因技术体系主要是依托中国农业科学院棉花研究所及其他科研单位建立起来的,通过高效转化载体的筛选、主要棉花品种（系）的转基因技术体系的建立、组织培养条件的优化等措施,重点对农杆菌介导法转化棉花技术进行了改良,同时优化了基因枪轰击法及花粉管通道法转化技术,形成了三位一体的棉花规模化转基因技术体系。该体系建立了以中棉所24等材料为转基因受体的农杆菌介导体系,并利用叶柄组织培养筛选获得了组织培养分化率达100%的新材料W12等,使转化率提高到原有效率的2.88倍,同时建立了基因枪胚性愈伤组织轰击转化体系,并提高了花粉管通道的转化效率。该体系为棉花育种提供了大量材料,中国农业科学院棉花研究所已培育多个棉花抗虫新品种,并为国内41家科研单位转化基因200多个,验证了多个功能基因作用获得大量育种价值新材料。笔者认为基因型依赖性仍然是限制棉花规模化转基因技术发展的瓶颈,扩大棉花转基因受体材料基因型范围、提高转化效率、扩大转化规模是棉花转基因技术体系的长久主题。同时,为提高效率和降低安全性的公众焦虑,探索和发现新的更为安全和有效的转化体系,如多基因共转化、质体遗传转化、定点转化或基因叠加、开发安全型转化技术等研究引起人们的普遍关注,是未来棉花转基因技术的发展趋势。大量新基因处于材料阶段,同时安全性评价要求提高也需要转基因材料深入的研究。随着棉花基因组序列的公布,棉花自身基因的克隆将会成为棉花基础研究和应用研究的新方向,对于促进转基因棉花新品种培育和功能基因转化研究具有重要参考价值。     

玉米规模化转基因技术体系构建及其应用

玉米是世界种植范围最广、产量最高的粮食作物,为保证世界粮食安全做出了重要贡献。但是病虫害、杂草、干旱、盐碱等生物或非生物胁迫严重影响了玉米生产。培育具有抗虫、抗除草剂、抗病等性状的转基因玉米品种并应用到实际生产中,能够减少玉米产量损失,减少农药化肥使用量。玉米规模化转基因技术体系研究发展迅速,获得的抗虫、抗除草剂转基因玉米已在国外商业化种植18年,带来巨大的经济、社会和生态效益。全球转基因作物种植面积从1996年的170万公顷增加到2013年的1.75亿公顷。转基因玉米新品种培育需要较成熟的玉米规模化转基因技术体系。目前,商业化种植的转基因玉米都是从大量转基因玉米中选择的,具有外源基因单拷贝插入、遗传稳定、无载体骨架插入、目的基因表达合适、对玉米自身性状无影响等特点。国外大公司及部分公立研究机构建立了相对成熟的玉米转基因技术体系。中国玉米转基因技术体系研究起步较晚,目前初步建立了玉米规模化转基因技术体系,有必要进一步提高玉米遗传转化效率及规模化程度。玉米规模化转基因技术体系采用的主要方法是基因枪法和农杆菌介导法。文章详细介绍了2种方法的原理、发展过程及其应用。农杆菌介导法是目前最主流的植物遗传转化方法,具有成本低、外源基因拷贝数低、外源基因能稳定遗传表达等特点,更适用于规模化转基因技术体系。中国在玉米转基因技术体系研究及应用方面有很好的进展,在转基因受体材料选择、农杆菌侵染方法优化等方面对农杆菌介导的玉米遗传转化方法进行了系统优化,以国际上常用的玉米杂交种HiII及中国玉米优良自交系综31等为转化受体,建立了基于幼胚的玉米规模化转基因技术体系,并很好地应用于转基因玉米新品种的创制,获得大量具有生产应用价值的抗虫、抗除草剂转基因玉米。文章展望了玉米转基因技术体系的发展趋势,认为商业自交系作为外植体的筛选、转化事件单拷贝率的提高、无载体骨架序列转基因的提升、多基因转化技术、基因打靶技术、基因编辑技术及安全转化技术等方面是玉米转基因技术发展的趋势。中国应紧跟玉米转基因技术发展趋势,大力发展多基因转化技术、基因打靶技术及安全转化技术,使转基因玉米技术体系更好地服务于基因功能研究、转基因玉米产品研发等。中国通过玉米规模化转基因技术体系获得的转基因玉米将来进入产业化应用,将带来巨大的经济效益、社会效益和环境效益,并将推动玉米转基因技术体系的进一步发展。文章为玉米转基因技术体系优化和转基因玉米新材料获得等方面的研究提供一定的参考。     

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。     

外源Toll样受体2转基因绵羊的构建与鉴定

Toll样受体2（Toll-likereceptor2,TLR2）是识别革兰氏阳性细菌如引起羊乳腺炎、炭疽病、破伤风等病原体的一种重要受体,而TLR2过表达转基因羊为研究TLR2在防卫细菌侵染中的作用提供了一个理想的模型。因此,研究首先通过显微注射TLR-2过表达载体3S—Loxp—TLR2的方法对绵羊进行外源基因TLR2整合,然后采用PCR和Southernblot方法对其进行鉴定、拷贝数验证和表达量分析。结果表明,注射148个受精卵,共产下15只小羊,其中8只小羊检测为阳性,转基因率为53．3％;Southern杂交结果发现转TLR2小羊的基因组中外源TLR2基因均为单拷贝;且转基因羊TLR2mRNA表达高于对照。说明成功构建了转TLR2基因羊。     

影响转基因绵羊胚胎移植受胎率的因素

为了提高并稳定转基因胚胎移植受胎率,对可能影响受胎率的供受体同期化程度、移植胚胎数量、受体处理方式、胚胎发育速度、受体注射黄体酮、供体作受体等6个方面进行研究。结果表明,(1)供受体发情时间差在±12h以内,不影响受胎率(P>0.05);(2)每只受体移植2～3枚转基因胚胎的受胎率极显著高于移植1枚的受胎率(P<0.01);(3)在繁殖季节里,受体采用自然发情、肌肉注射PGF2α、肌肉注射PMSG+PGF2α等方式,三者受胎率间差异不显著(P>0.05);(4)发育迟缓的胚胎移植后,受胎率显著低于正常发育胚胎的受胎率(P<0.01);(5)移植后的受体注射2mg黄体酮,不能提高受胎率(P>0.05);(6)供体当作受体使用,不影响受胎率(P>0.05)。     

实时定量PCR检测转基因绵羊拷贝数

[目的]利用高通量、快速、灵敏的实时荧光定量PCR法,检测转类胰岛素样生长因子1-红色荧光蛋白基因(insulin-like growth factor 1-red fluorescent protein,IGF1-RFP)绵羊中外源基因的拷贝数.[方法]以甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)作为绵羊的内源参照基因,梯度稀释法.[结果]分别获得RFP和GAPDH基因的Q值与起始模板数的相关性标准曲线,R2分别为0.999和0.999,相关性高.通过比较目的基因RFP和GAPDH起始模板数,得到外源基因在转基因绵羊中的拷贝数.编号0152、0216、0217、0218的转基因绵羊拷贝数分别为3、1、1、1.[结论]以IGF-Ⅰ转基因细毛羊为研究对象,针对外源基因序列和内源参照基因序列设计特异性引物,利用实时荧光定量PCR法对IGF-Ⅰ转基因细毛羊外源基因的拷贝数进行检测,并且准确检测外源基因的拷贝数.     

紫花苜蓿转基因技术研究进展

紫花苜蓿（Medicago sativa L.）是世界上重要的豆科牧草,它具有品质优良,易于栽培等特点,在生态环境保护方面也发挥着积极作用。近年来利用转基因技术对紫花苜蓿进行遗传改良的研究已取得了较大的进展。本文总结了紫花苜蓿在基因转化受体、转化方法及基因工程遗传改良等方面的研究现状,并展望了紫花苜蓿转基因技术在今后研究工作中的重要地位和前景。     

慢病毒生产卵泡抑素转基因绵阳PCR检测方法的建立(英文)

[目的]建立稳定快速的慢病毒转基因羊DNA水平检测方法。[方法]采集初生转基因羔羊的子叶、脐带、尾组织以及死亡羔羊的全身各组织,提取基因组DNA作为模板进行PCR检测,以Follistatin基因N+D1片段特异性引物进行PCR检测;同时,对慢病毒载体的CMV启动子、5’-LTR等结构元件进行PCR检测;提取死亡羔羊的全身组织以及转基因羔羊的活体肌肉组织总RNA,进行RTPCR检测。[结果]采用试剂盒提取的基因组DNA比常规方法提取的DNA快速、高效,且更易被检测,扩增时的引物采用载体上游与目标基因下游的组合大大增加了检测的特异性,避免了内源性目标基因的干扰而造成假阳性;初生转基因羔羊的尾组织可作为PCR检测的组织样品,其结果可靠、准确;对CMV启动子及5’-LTR等结构元件作PCR检测为转基因动物的安全性考察提供了数据,同时验证了转基因羔羊目的基因的检测结果;对转基因羔羊肌肉组织提取总RNA后进行RT-PCR检测,其中有3只羔羊没有检测到转录产物,其他均有转录。[结论]该研究建立的转基因绵羊PCR检测方法高效、快速且准确,为进一步蛋白水平检测提供试验依据,也为建立转基因绵羊系统性多层次的检测方法奠定基础,还为转基因绵羊的安全监测提供了稳定的技术平台。     

转基因技术与动物育种研究

转基因技术的成功给动物育种和生产带来了重大变革，综述了各种转基因技术应用于动物育种的进展情况，提出了今后转基因动物育种的工作建议。     

有效提高湖羊规模化养殖效益的对策研究

湖羊一直是湖州传统畜牧业的重要组成部分。近几年来,湖羊的饲养业逐步从农户的零星散养向规模化饲养转变,但目前影响湖羊规模化养殖效益的因素众多,结合实际走访调研,对各类有关因素进行分析,思考提高湖羊规模化养殖效益的有效措施,对提升规模化养羊利润的最大化有重大意义。     

转基因技术在大豆育种中的应用

转基因技术作为一门新兴技术,在大豆育种中应用前景巨大.简要介绍了转基因技术在国内外的应用,同时概述了大豆遗传转化主要采用的花粉管通道法、农杆菌介导法和基因枪法.     

Establishment of PCR-ELISA for Detecting Glyphosate Resistant Transgenic Soybean

A PCR-ELISA method for detecting the glyphosate resistant transgenic soybean was established and optimized. The results showed that the key parameters of PCR-ELISA were as follows: the concentration of digoxin tag probe was 0.5 μmol · L-1, the time of hybridization reaction was 15 min and the chromogenic reaction should last for 30 min. The sensitivity and the repeatability of our PCR-ELISA method were evaluated, and the results showed that it could be detected when the concentration of DNA template from transgenic soybean samples was 0.01% or higher, and the coefficient of variation of this method was less than 5% in our research condition. These results suggested that PCR-ELISA method establishment in this study had good repeatability and high precision for detecting the transgenic soybean samples.     

植物高渗转基因新技术的初步建立

以番茄愈伤组织和水稻愈伤组织为转化受体,以pBG和pB1121为外源DNA,以蔗糖和甘露醇为渗透剂,对植物高渗转基因技术进行了研究．结果表明：高渗转化后愈伤组织GUS基因瞬问表达率为38．9％,经抗性筛选,获得番茄和水稻Basta抗性愈伤组织,番茄Basta抗性愈伤组织经分化培养后,共得到29个Basta抗性芽,证明植物高渗转基因技术得到初步建立。     

转基因香石竹Moonlite品系特异性定性PCR检测方法的建立

以转基因香石竹品种Moonlite(月之伊人)为研究对象,通过TAIL-PCR方法,获得外源基因插入位点的左侧旁邻序列。根据旁邻序列设计引物,建立品系特异性定性PCR方法,其扩增片段覆盖了转化载体及香石竹基因组临界序列。本方法特异性好、灵敏度高,可快速、准确、高效地检测转基因香石竹Moonlite品种。