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農桿菌介導獲得轉基因玉米種子?

通過基因槍方法獲得的1.1轉基因小麥1992是利用現代生物技術改良小麥的歷史性壹年。Vasil等人以長期培養的胚性愈傷組織為外植體,將GUS/Bar基因導入小麥品種“帕馮”,獲得了抗除草劑Basta的再生植株(T0)及其後代(T1),從而宣告了世界上第壹個轉基因小麥的出現。壹年後,同壹研究組優化了遺傳方法,以幼胚及其愈傷組織為外植體,在三種小麥基因型(帕馮、Bobwhite和RH770019)中獲得成功,將獲得轉基因小麥植株的時間從15個月縮短到7-9個月。這壹年,Weeks等人也報道了以品種“Bobwhite”的未成熟胚為外植體,通過基因轟擊獲得轉基因小麥植株。兩個獨立的實驗室用同壹物種(Bobwhite)的同壹組織(未成熟胚)和同壹方法(基因槍法)獲得相同或相似的結果(轉基因植株),說明所用的轉基因方法是可靠的。此後,以未成熟胚(或“幼胚”)及其衍生物為外植體,通過基因轟擊獲得轉基因小麥的報道越來越多,成為迄今為止小麥基因轉導的主要方法。值得壹提的是,以小麥胚頂端分生組織、營養體頂端分生組織和花序分生組織為靶,用“手持式”基因槍射擊,也獲得了外源基因的瞬時表達和轉基因植株。該方法可以繞過全能性細胞數量的問題,在小麥基因轉導中具有壹定的潛力。

1.2花粉管通道法獲得轉基因小麥花粉管通道法轉育小麥的工作主要集中在前五年(1990-1995),且主要集中在國內。周文林等人報道了通過花粉管將C4作物的DNA導入春小麥,獲得具有部分C4性狀的轉基因小麥及其後代。程卓民等人聲稱獲得了轉小麥黃矮病毒CP基因的轉基因小麥,曾俊誌和劉根奇也報道了用花粉管通道法獲得轉基因小麥。遺憾的是,當時這些報道缺乏外源基因(或DNA)在轉基因小麥植株及其後代中整合和表達的分子生物學證據。最近,曾俊誌和吳等人分析了花粉管通道法獲得的轉基因小麥後代中外源“基因”在1990-1994期間的表達情況,包括分子生物學方法的分析,證明了外源基因的整合和表達,從而證明花粉管通道法可以獲得轉基因小麥。周文林、倪等人(個人通訊)用我們構建的eMS/Bar嵌合基因轉導小麥,獲得了抗除草劑和雄性不育的植株,其後代仍表現出抗除草劑。花粉管通道法避免了組織培養和植株再生的復雜過程,是壹種很有潛力的小麥基因轉導方法。

1.3其他直接方法獲得的轉基因小麥,如顯微註射、激光微束穿刺、PEG介導、電刺激等,對小麥轉化幾乎無效。雖然許多研究證明外源基因可以在原生質體和用這些直接方法處理的細胞中瞬時表達,甚至可以在產生的愈傷組織中穩定表達,但只有壹篇關於獲得轉基因小麥植株的報道。何等以品種“Hartog”的原生質體為受體,通過電刺激獲得了抗除草劑(PPT)的綠色轉基因植株,但這些植株未能結實。小麥原生質體或單細胞植株再生困難可能是電刺激、PEG和顯微註射等直接方法在小麥轉基因中失敗的主要原因。正是由於這些困難,以原生質體或單細胞為受體的直接法在小麥基因轉導中的前景變得十分暗淡。

1.4農桿菌介導法獲得轉基因小麥自從1983第壹株農桿菌介導的轉基因植物問世以來,農桿菌介導法迅速成為雙子葉植物基因轉導的主導方法。該方法操作簡單,成本低,轉化效率高,單拷貝基因整合率高,外源基因在轉基因植物後代中穩定。能否將這種方法引入到包括小麥在內的單子葉植物的基因轉導中,在20世紀90年代前後成為討論和研究的熱點,當時有壹種傾向性的觀點認為單子葉植物不是農桿菌的天然宿主,通過農桿菌介導轉化單子葉植物幾乎不可能或不可能。這種觀點的代表是瑞士科學家波特裏庫斯,他在小麥等谷類作物的組織培養和基因槍轉導方面取得了巨大成就。他曾在國際權威雜誌《生物/技術》和《自然》上發表過他的悲觀論調。農桿菌介導法獲得蘆筍轉基因植株,特別是轉基因水稻和玉米,不僅改變了單子葉植物不是農桿菌天然宿主的觀點,也證明了農桿菌介導法完全可以用於禾谷類作物的遺傳轉化。

在小麥方面,雖然早在1988就證明了農桿菌可以侵染並進行遺傳轉化,後來又證明了農桿菌可以附著在已經部分酶解和未酶解的小麥幼胚細胞上,但多年來壹直沒有獲得轉基因植株。Hess等報道了通過直接將農桿菌接種到小穗中獲得了具有抗生素抗性和Southern印跡雜交的轉基因植物,但是在F1和F2中沒有檢測到外源基因的存在。人工授粉後,用攜帶* * *融合載體(pCV2260和pSIR42)的農桿菌(菌株C158)處理雌蕊。經PCR和Southern雜交證實,pukhal’skii獲得了F1植株,從而獲得了含有外源基因的F2植株。這種簡單的基因轉化方法結合了花粉傳遞和農桿菌感染的優點,如果能得到其他實驗室的證實,將在小麥的基因轉化中發揮主導作用。

在農桿菌介導的小麥基因轉導方面,程等於1997,打破了十幾年的沈寂,首次獲得正常的轉基因小麥植株。兩年後,中國科學家夏光敏等人報道獲得了農桿菌介導的轉基因小麥植株,作者研究組也成功獲得了農桿菌介導的轉基因小麥植株(待發表)。這壹成功意味著小麥可以像雙子葉植物壹樣享受農桿菌介導的基因轉化的所有優勢。

“農桿菌介導法”結合農桿菌介導法和基因槍射擊法,或幫助農桿菌通過微彈造成的微孔將其內含的質粒附著並轉移到受體細胞中,或向受體中引入攜帶vir D1、VirD2和T-DNA邊界序列的三個質粒和外源片段,通過受體中已有小麥基因的vir D1和VirD2的正常表達,促使外源目的片段以較低拷貝數插入受體基因組中。超聲波輔助農桿菌介導的轉化(SAAT)通過超聲波產生的微孔幫助農桿菌將其質粒附著並轉移到受體細胞中,與純農桿菌法相比,外源基因在小麥受體細胞中的瞬時表達強度提高了至少100倍。Singh,Chawla和Serik也使用碳化矽纖維來輔助農桿菌轉基因。此外,還有將土壤桿菌與病毒結合的“農桿菌感染”方法。雖然這些方法目前還不成熟,但它們在小麥基因轉導中有很大的潛力。

2.小麥基因轉化受體

基因轉化的受體取決於所用的轉基因方法,受體操作的難易程度決定了轉基因方法的成敗。

小麥胚性懸浮細胞及其分離的原生質體常被用作直接轉基因方法的受體,如電刺激、PEG和顯微註射。正是由於原生質體和懸浮細胞再生植株的困難,電刺激等直接方法在小麥基因轉化中並不十分有用。小麥胚性愈傷組織,特別是幼胚及其愈傷組織、幼胚盾及其愈傷組織,具有很強的植株再生能力(有人認為其具有很大比例的全能性細胞),可作為基因轟擊或農桿菌介導法再生轉基因植株的受體,從而成為迄今為止小麥基因轉化的主要受體。同時,基因槍法已成為目前小麥轉基因的主要方法,農桿菌介導法也可能成為未來小麥基因轉化的主要方法。作者課題組近年來的實驗結果(待發表)表明,小麥花藥愈傷組織的再生能力很強,基因槍轟擊後更容易獲得轉基因植株,因此也是小麥轉基因的良好受體。小麥分生組織作為“手持”基因槍的受體,具有很大的利用潛力,但這種潛力的開發有待完善,在經濟上是可行的。雌蕊作為花粉管通道法和農桿菌-花粉通道法的唯壹受體,隨著這些轉基因方法的完善,將在小麥轉基因中發揮越來越重要的作用,並可能發揮主導作用。小孢子、花粉、大孢子和葉基可能進壹步發展成為小麥轉基因的受體,但在不久的將來它們不太可能成為主要受體。幼穗可能是小麥基因轉化的良好受體。陳在以幼穗和幼胚為受體的轉化試驗中觀察到幼穗的轉化效果優於幼胚。

3.小麥基因轉化的靶基因與選擇。

標記基因到目前為止,雙子葉植物基因轉化中常用的選擇基因和報告基因仍然是小麥遺傳轉化的目的基因和選擇基因,這些基因主要包括GUS、CAT和LUC。抗生素抗性NptII和Hpt以及除草劑抗性Bar、EPSPs、Bxn、CP4和GOX。這些基因主要用於小麥建立有效的遺傳轉化體系。隨著小麥遺傳轉化體系的建立和完善,旨在改良小麥性狀的真目的基因的應用日益增多。到目前為止,已經導入小麥並在轉基因植物中表達的目的基因主要有:①改良小麥加工品質的基因:高分子量麥谷蛋白亞基基因lAxl、lDx5、lDxl0和重組高分子量麥谷蛋白亞基基因。②抗病基因:水稻的外殼蛋白基因(CP)、類萌發素蛋白(GLPs)、類甜蛋白基因TLP、大麥種子的芪合酶基因、核糖體-核糖體失活蛋白(RIP)基因和玉米的ds轉座子。③嵌合雄性不育基因:核糖核酸酶基因Barnase、細胞骨架蛋白基因等。④抗除草劑基因:Bar、EPSPs、Bxn、CP4和GOX。

抗生素抗性基因,如NptII和Hpt,在雙子葉植物中廣泛用作選擇基因,但在小麥轉基因中很少使用。主要有兩個原因:壹是小麥對Kan有較高的天然抗性,二是人們擔心小麥中抗生素基因的安全性。迄今為止,抗除草劑基因Bar是轉基因小麥中應用最廣泛的選擇基因。

報告基因GUS、CAT和LUC為小麥基因轉化體系的建立做出了巨大貢獻。但在小麥轉基因體系基本成熟的今天,人們已經開始尋找其他基因來替代上述簡單的報告基因或者根本不用報告基因。值得壹提的是視覺標記。McCormac等人和Mentewab等人使用花色素苷生物合成刺激基因如Cl/Lc作為報告基因,並通過轉化受體及其細胞的顏色來選擇轉化體。這是壹個具有廣泛應用價值的報告基因。此外,合成的綠色熒光蛋白基因(SGFP-S65T)也已用於小麥的基因轉化報道。

4.轉基因小麥中外源基因的表達與分析。

廣泛用於在轉基因植物中組成型表達外源基因的啟動子CaMV 35s在谷類中的作用較弱。為了增強外源基因在轉基因小麥中的表達,人們要麽使用雙CaMV35s序列,要麽添加單子葉基因的插入子(如玉米Adhl基因的插入子),要麽改用單子葉基因的啟動子,如水稻Actl基因的啟動子和玉米Ubil基因的啟動子。Actl和Ubil啟動子是小麥轉基因中最常用的組成型啟動子。此外,人工重組組成型啟動子pEmuGN啟動的外源基因在轉基因小麥中的表達強度比CaMV35s至少高10倍。這種重組啟動子在小麥遺傳轉化中具有巨大的潛力。

組織和/或器官特異性表達啟動子的應用是小麥轉基因的壹大進步。尤其值得壹提的是花藥花粉特異性啟動子的利用。De Block等人利用水稻花藥絨氈層的特異啟動子ca驅動核糖核酸酶基因Barnse在轉基因小麥中表達,從而創造了世界上第壹個基因工程雄性不育小麥。作者的研究組還利用煙草花藥絨氈層特異啟動子TA29創造了基因工程雄性不育小麥。基因工程雄性不育小麥的完善和配套,將徹底改變目前雜交小麥制種難的局面。此外,化學誘導型啟動子在轉基因小麥中也有很大的應用潛力。

近年來,在轉基因小麥中外源基因的整合和表達方面有了壹些研究,包括分子研究。壹般認為外源基因在轉基因小麥中的整合方式與所用的轉基因方法有關,但無論是基因槍還是農桿菌介導法,低拷貝和簡單整合仍是主導的整合方式;導入基因的遺傳在轉基因品系法的大多數後代中是孟德爾遺傳。Bieri等人的實驗證明,帶有MARs(基質相關區)的目的基因(RIP)在轉基因小麥的最後四代中仍然非常穩定,但Alvarez等人觀察到少數植物在T2代丟失了整合的外源基因。根據Uze等人的研究,外源基因可以以單鏈或雙鏈、線性或環狀的形式整合到小麥基因組中,但線性基因的轉化效率更高。Zupan等觀察到農桿菌VirE2蛋白可以協調轉基因植物細胞中核對單鏈DNA的攝取。Srivastava等人報道了“位點特異性重組”的方法,通過這種方法,他們成功地將4個4拷貝插入基因位點轉化為單拷貝基因。

此外,Pederson等人還利用熒光原位雜交(FlSH)研究了通過粒子轟擊引入的基因在轉基因小麥染色體上的定位。他們觀察到,同壹品種(佛羅裏達州)的不同轉基因品系,外源基因的插入位點不同,例如,壹個品系的插入點在染色體6B上,而另壹個品系的插入點在染色體2A上。對此類的深入研究將有助於理解插入基因的“位置效應”,從而更好地了解外源基因在轉基因小麥中的表達和穩定性。

5.小麥基因轉化中的主要問題。

雖然近年來轉基因小麥的研究進展很快,但與雙子葉植物相比,甚至與同為谷類的水稻和玉米相比,仍有很大差距。最明顯的差距是,已有120多個轉基因雙子葉作物品種用於生產實踐或已批準進行田間試驗,還有幾個轉基因水稻和玉米品種也用於生產實踐,而轉基因小麥仍處於建立和優化轉基因體系的階段。筆者認為,造成這種差異的主要原因是小麥轉基因中存在的以下問題:

首先也是最重要的,小麥組織培養的技術問題。小麥組織培養中植株再生率低和基因型依賴性強的問題是限制轉基因成功和大幅度增加轉基因小麥數量的瓶頸。植株再生能力強的小麥品種,如Bobwhite,通過基因槍或根癌農桿菌獲得了轉基因植株,而植株再生能力差的不能通過基因槍獲得轉基因植株。正是因為品種再生的問題,全世界的轉基因小麥都集中在少數基因型上,這些基因型在生產實踐中並不需要,或者在生產實踐中應用有限。

第二,基因轉化的受體比較單壹。小麥轉基因的主要接受者是未成熟胚及其衍生物,但在全球發展中國家,能提供全年未成熟胚的人很少。

第三,過度依賴水獺基因槍法。目前90%以上的轉基因小麥都是通過基因槍法獲得的,基因槍法轉基因植物的缺點在雙子葉植物中已經很明顯了,這裏就不多說了。其實這兩個原因本質上都是第壹個原因造成的。另外,基因槍價格高也是壹個附帶因素。

第四,對農桿菌轉化單子葉植物尤其是小麥的機理缺乏系統深入的研究。目前,人們已經認識到不同種類的農桿菌對同壹種單子葉植物的侵染力不同,甚至同壹菌株在不同培養條件下的侵染力也明顯不同。包括小麥在內的壹些單子葉植物也存在壹些不利於農桿菌侵染的因素,如細胞壁中果膠多糖的高酯化作用和農桿菌附著位點的缺乏;分泌的愈傷組織誘導物很少或缺乏或明顯不同於雙子葉植物,不利於農桿菌的轉化。正是基於這些認識,人們通過選擇合適的農桿菌菌株和植物表達載體、提高農桿菌濃度和延長侵染時間、添加vir基因激活劑(如as、OH-AS、雙子葉出血等)等方法,在農桿菌轉化小麥方面取得了很大的突破。)培養* *,並選擇合適的受體基因型、外植體和培養基。

第五,小麥本身是異源六倍體,基因組大而復雜,引入的外源基因沈默和修飾更為嚴重。

第六,過度依賴轉基因小麥的分子生物學證據的作用。從某種意義上說,這抑制了花粉管通道法在小麥轉基因中的應用。

6.轉基因小麥的前景。

隨著小麥多個基因轉化體系的建立或初步建立,未來五年小麥轉基因研究的進展將會更快。但這壹進展將建立在建立和完善更高效的植物再生體系的基礎上。以基因槍為主體的轉基因研究將轉向以農桿菌介導法為主體的轉基因研究,這將優化或完善農桿菌介導的小麥轉基因體系。同時,轉基因小麥將從研究階段進入應用階段,因此將有少量轉基因小麥品系或品種進入田間試驗或作為品系和品種發布。花粉管通道法,尤其是其與農桿菌的結合,將在小麥轉基因實踐中被廣泛接受和應用。各種輔助農桿菌介導的方法將會成熟。抗生素抗性基因作為選擇基因,在小麥轉基因中基本會消失,取而代之的是不同的抗除草劑基因,不同的糖和激素基因。顯而易見且有益的報告基因,如花青素基因將被廣泛應用,因此轉化子的選擇效率將大大提高。將引入和表達更多的優良農業性狀基因,特別是提高面粉營養價值、面粉加工性狀品質、植物抗病性、植物抗旱性和氮素有效利用的基因。更高強度的啟動子和組織器官特異性啟動子將被廣泛應用,化學可控啟動子也將在壹些先進的實驗室中使用,“位點特異性重組”等單拷貝插入技術將更加完善和應用。基因工程雄性不育系統將得到改進並用於雜交制種。抗除草劑基因也將用於控制雜種的純度。另外,對外來基因的插入位點和插入方式也會有壹個清晰的認識,從而對外來基因的表達和沈默有更清晰的認識。同時,反義基因技術將初步用於小麥功能基因的研究。

或者

壹.植物的遺傳轉化

20世紀70年代末80年代初,人們用野生型Ri和Ti質粒轉化煙草和馬鈴薯細胞,獲得再生植株,進而建立了以Ti質粒為載體的植物遺傳轉化技術。近年來,植物遺傳轉化技術發展迅速,建立了許多轉化體系。根據將基因導入受體植物細胞的方法,植物遺傳轉化技術大致可分為兩類:載體介導的基因轉移和直接基因或DNA轉移。所謂載體介導的基因轉移,就是將目的基因連接到壹個載體DNA上,然後通過宿主侵染等途徑將外源基因轉入植物細胞的技術。DNA直接轉移是指利用植物細胞的生物學特性,通過物理、化學和生物方法將外源基因轉入植物細胞的技術。

(1)農桿菌介導的載體法轉化是最重要的載體轉化方法。經修飾的農桿菌Ti質粒可用作載體來有效地轉移外源基因。獲得轉化植株的基本方法有兩種:壹種是1979 Marton等的* * *培養法。以植物原生質為受體;壹種是Horsch等人在1985中建立的葉盤共培養。

* * *培養法是將農桿菌與植物原生質體共培養實現轉化的方法。其程序包括用農桿菌轉化初生細胞壁的原生質體、篩選轉化細胞、誘導轉化細胞分化和植株再生。

葉盤法實際上是通過改進* * *培養法創造的轉化法。用農桿菌感染葉外植體和短期培養。在培養過程中,土壤桿菌的vir基因被誘導,它的激活可以啟動T-DNA向植物細胞的轉移。* * *培養後,還需要篩選轉化外植體、培養愈傷組織、誘導分化等步驟獲得再生植株。葉盤法是壹種利用植物外植體作為轉基因材料的好方法,因為它不需要原生質體操作,獲得轉化植株簡單快捷。

農桿菌介導的遺傳轉化是轉化大多數雙子葉植物的常用方法。然而,由於農桿菌的宿主限制,單子葉植物很少被感染,特別是壹些重要的作物如水稻、小麥和玉米對農桿菌不敏感,因此很難應用這種方法進行遺傳轉化。

除了上述以Ti質粒為載體的基因轉化外,脂質體也可用作基因轉化的載體。脂質體是由磷脂組成的膜狀結構,因此可以將DNA分子包裹在脂質體中,避免DNA酶在受體細胞中的降解,導入植物原生質體中。

(II)直接基因轉移的方法這是指壹些不依賴於土壤桿菌或其他載體或介質的基因轉移方法。

1.電刺激和電註射可以改變細胞膜的通透性。通過高壓電脈沖電刺激穿孔將外源DNA導入植物原生質體的方法稱為電穿孔。該方法已廣泛用於單子葉和雙子葉植物和動物的基因轉移。例如,在20世紀80年代後期,通過這種方法將新黴素磷酸轉移酶(NPT)基因轉移到玉米自交系的原生質體中,並再生植株。

通過電刺激技術將基因直接導入完整的植物細胞或組織的方法稱為電註射。該方法避免了原生質體培養和植株再生的復雜操作和困難,具有很大的應用潛力。

2.基因槍法基因槍法也叫粒子轟擊。這種方法利用粒子槍將表面吸附有外源DNA的金屬粒子高速射入植物細胞或組織。由於這種方法快速簡便,不受宿主範圍限制,且受體植物細胞不需要去除細胞壁,轉化率高,轉化的細胞或組織容易再生植株,因此備受關註。

3.顯微註射法顯微註射是利用顯微註射儀,通過機械手段將外源基因或DNA直接註入細胞核或細胞質內。與其他方法相比,這種方法在引入外源遺傳物質方面更直接、更有效。

顯微註射不僅用於植物細胞,近年來發展到直接註射植物子房,更有利於外源遺傳物質轉化為幼胚。我國從20世紀70年代開始在理論和實踐上探索這壹領域的工作,並獲得了抗枯萎病和抗蟲棉的棉花轉化植株。

二、轉基因動物技術及其應用

(1)轉基因動物的概念通過基因工程技術,將外源目的基因導入生殖細胞、胚胎幹細胞和早期胚胎,並穩定整合在受體染色體上,從而通過各種發育途徑獲得能將外源目的基因遺傳給後代的個體,即轉基因動物。轉移的目的基因稱為轉基因,這種轉移目的基因的過程稱為轉基因。“轉基因”的概念通常僅限於通過基因工程技術在動植物體內進行基因轉移,因此通過品種間有性或無性雜交獲得新基因的方式不屬於這壹範疇。

(二)轉基因動物技術轉基因動物技術是20世紀80年代初發展起來的生物技術,克服了物種間的生殖隔離,實現了動物物種間遺傳物質的交換和重組。根據外源基因導入的方法和對象的不同,產生轉基因動物的途徑主要有三種,即顯微註射、逆轉錄病毒和胚胎幹細胞。前面已經簡單介紹了逆轉錄病毒基因轉移的基本方法,這裏只介紹兩種方法,顯微註射法和胚胎幹細胞法。

1.原核顯微註射受精卵技術是從動物胚胎學的核移植實驗發展而來的。20世紀80年代初,人們用這種方法將外源基因轉移到動物生殖細胞中,並成功建立轉基因小鼠。轉基因羊和豬是1985出來的。此後,轉基因的老鼠、兔子、雞、牛、魚等。壹次又壹次的成功。可見,顯微註射是獲得轉基因動物的壹種廣泛應用且最有效的技術。

在顯微鏡下,將直徑約為1μm的玻璃管直接插入受精卵的雄性原核中,將毛細管中的外源基因DNA註入原核中,然後移植到假孕母親的輸卵管或子宮中,發育成後代。為了了解轉基因的整合,可以適當地使用斑點雜交、聚合酶鏈式反應或Southern雜交來檢測後代個體的DNA。

顯微註射法的優點是導入的外源基因片段可以長達50 kb,不需要載體,所以外源基因在宿主染色體上的整合率比較高。其缺點是外源基因的整合是隨機的,因此很難控制其整合率;而且外源基因能否穩定整合到受體基因組的檢測必須在後代出生後才能確定,不利於在生長期長、產仔數少的大型家畜中應用。

2.胚胎幹細胞(embryonic stem cell,ES)是指從哺乳動物胚胎的胚泡階段的細胞團中分離出來的未分化的胚胎細胞,具有發育全能性,可以分化成各種組織。20世紀80年代中期,人們開始研究利用ES細胞獲得轉基因動物的方法。這種方法是將外源基因直接導入es細胞,經體外篩選後註入受體的囊胚腔內,與其中的囊胚細胞聚集,成為受體胚胎的壹部分,參與其分化。有嵌合體的轉基因動物就是從這個胚胎發育而來的,也就是有些組織來自整合了外源基因的供體es細胞。在嵌合過程中,由轉化的ES細胞分化而來的生殖細胞可以通過雜交將導入的外源基因傳遞下去。

在胚胎幹細胞獲得轉基因動物的技術中,可以通過多種方式將外源基因導入es細胞,細胞的鑒定和篩選方便,可以在細胞水平上預先確定外源基因的拷貝數、定位和表達水平以及插入的穩定性,將ES細胞註入胚泡的操作簡單,整合率相對較高。只是ES細胞系的建立本身就是壹項非常艱巨的任務。雖然目前已經建立了小鼠ES細胞系,但還未能在豬和羊中獲得真正穩定的ES細胞系。

(三)轉基因動物的應用轉基因動物的研究內容非常廣泛。20世紀80、90年代以來,從基礎理論到應用技術在深度和廣度上都有了很大的發展,逐漸從實驗室走向生產實踐。

1.在基因表達調控研究中的應用轉基因動物可以作為“反應器”在體內研究外源基因表達的調控。這裏以DNA的順式調控元件和發育中基因的時空調控為例進行介紹。

(1)順式調控元件的研究異常脂蛋白水平與動脈粥樣硬化等疾病有關。人類有五種脂蛋白,每壹種都含有不同的載脂蛋白。目前已發現約17種載脂蛋白,並對其編碼基因進行了測序,是研究心血管疾病的候選基因。將載脂蛋白基因轉入小鼠體內,可用於研究人類脂蛋白代謝、調節和動脈粥樣硬化。在研究載脂蛋白基因組織特異性表達的順式調控元件時,發現了兩簇載脂蛋白基因的組織特異性表達(圖19-15)。壹個包括基因A-ⅰ、C-ⅲ和A-ⅳ的簇位於人類染色體11(11q 23)的2區和3區,按A-ⅰ、C-ⅲ和A-ⅳ的順序組成。C-ⅲ的轉錄方向與另外兩個基因相反。A-ⅰ和C-ⅲ主要表達於肝臟和小腸,A-ⅳ主要表達於小腸。C-ⅲ基因-0.2 ~-1.4 BP的範圍是調控小腸A-ⅰ基因表達的區域。該區域也是小腸C-ⅲ和A-ⅳ基因表達的調控元件,說明該元件可以調控小腸整個載脂蛋白基因簇的表達。另壹個基因簇位於染色體19的長臂3區(19q13),含有E、C-I和C-II基因,按E、C-I和C-II的順序排列。e基因主要在肝臟和大部分機體組織中表達,但表達水平較低。後來發現C-ⅰ基因和C-ⅱ基因之間有壹個缺口。

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