畜牧論文轉(zhuǎn)基因豬育種小鼠模型

　　這篇畜牧論文認(rèn)為轉(zhuǎn)基因豬育種工作既要考慮外源基因在后代的傳遞，又要考慮不同組合間的配合力。在早期的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究中，我們發(fā)現(xiàn)外源基因的整合發(fā)生在二細(xì)胞胚胎后期，會(huì)產(chǎn)生嵌合體的現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)外源基因不能穩(wěn)定遺傳的現(xiàn)象。《豬業(yè)科學(xué)》Swine Industry Science(月刊)曾用刊名：天津畜牧獸醫(yī);動(dòng)物科學(xué)與動(dòng)物醫(yī)學(xué).豬業(yè)在線;動(dòng)物科學(xué)與動(dòng)物醫(yī)學(xué)，1984年創(chuàng)刊，面向國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行，集中反映動(dòng)物科學(xué)領(lǐng)域的最新成果、發(fā)展動(dòng)態(tài)及市場(chǎng)、經(jīng)濟(jì)信息。內(nèi)容充實(shí)、實(shí)用，每期一個(gè)主題，充分挖掘、深度報(bào)道、全滿分析，全面反映豬產(chǎn)業(yè)的最新成果、發(fā)展動(dòng)態(tài)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)信息。

　　小鼠模型自從1908年Nilsson-Ehle提出微效多基因假說(shuō)(multiple-factorhypothesis)[1]以及1941年Lush[2]提出遺傳力概念后，育種學(xué)擁有了合理的內(nèi)核。20世紀(jì)60年代到70年代，隨著計(jì)算機(jī)的普及以及在動(dòng)物育種上的應(yīng)用，數(shù)量遺傳學(xué)及其相應(yīng)的育種學(xué)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。然而正是由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用使得育種規(guī)模越來(lái)越大，限制了其潛力的發(fā)揮。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)，開辟了在短期內(nèi)直接改造生物遺傳性的新天地，使以幾十年為進(jìn)化單位的常規(guī)育種縮短到幾年，能將生物種屬間不可逾越的鴻溝徹底填平，并可賦予群體特定的性狀，因此在育種上具有巨大的潛能。育種———原意是培育新品種，但是由于親本枯竭，新品種培育理論研究陷于停滯，雜種優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用和理論研究發(fā)展緩慢，育種學(xué)家轉(zhuǎn)而研究雜種優(yōu)勢(shì)利用，但進(jìn)展緩慢，于是部分科學(xué)家把目光集中到轉(zhuǎn)基因動(dòng)物育種上來(lái)[3-6]。由于轉(zhuǎn)基因豬的制作成本太大，轉(zhuǎn)基因豬的育種工作具有長(zhǎng)期性，因此，我們?cè)趩��?dòng)轉(zhuǎn)基因豬育種的同時(shí)，還開展以轉(zhuǎn)基因小鼠為育種模型的研究，以期為轉(zhuǎn)基因豬育種工作提供參考。

　　1材料和方法

　　以前期所做9種基因(pOMT-PGH、hDAF、pBH-SA、pSHSA、PT-HBV1.3、Bcl-xL、hCD59、GFP、hCD59+MCP)的轉(zhuǎn)基因小鼠傳代數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，研究轉(zhuǎn)基因小鼠傳代過(guò)程中陽(yáng)性率的變化以及轉(zhuǎn)基因個(gè)體的選擇、表型分析、性狀分析、育種規(guī)劃以及育種中的線性模型分析。

　　2結(jié)果及分析

　　2.1原核顯微注射所得后代陽(yáng)性率的檢測(cè)結(jié)果

　　結(jié)果見表1。

　　2.2轉(zhuǎn)基因小鼠的遺傳規(guī)律

　　將4只原代轉(zhuǎn)Bcl-xL基因小鼠分別與野生型小鼠交配傳代[7]，用PCR和Southern雜交確認(rèn)后代中的轉(zhuǎn)基因小鼠;后代中的陽(yáng)性小鼠再與野生型小鼠交配傳代。依此方式傳至第五代。各世代轉(zhuǎn)基因小鼠的比例如表2。10號(hào)陽(yáng)性鼠經(jīng)過(guò)選擇后的后代，陽(yáng)性率維持在50%左右，與孟德爾遺傳的理論值相符，表明外源基因已經(jīng)整合在小鼠兩條染色體中的一條上，且遺傳是穩(wěn)定的;而其他3只小鼠，隨著世代的增加，陽(yáng)性率呈下降趨勢(shì)，表明外源基因在傳代中有丟失現(xiàn)象。2.3演化Fisher曾證明，88.7%的新生基因在無(wú)任何壓力影響下，只是隨機(jī)影響，15代以內(nèi)不可避免地消失。消失的極限概率為1，保留的極限概率為0[8]。因此，在轉(zhuǎn)基因育種上，我們也要進(jìn)行選擇，否則所得到的轉(zhuǎn)基因個(gè)體(突變體)也會(huì)消失。

　　2.4選擇

　　在轉(zhuǎn)基因小鼠的傳代上，后代的選擇根據(jù)外源基因是否整合及外源基因是否表達(dá)來(lái)進(jìn)行。上述9種轉(zhuǎn)基因小鼠研究的目的是通過(guò)外源基因的表達(dá)給小鼠一個(gè)特定的性狀，該基因型產(chǎn)生的性狀是質(zhì)量性狀[9]，外源基因所導(dǎo)致的性狀視為顯性性狀，那么對(duì)表2中10號(hào)轉(zhuǎn)基因小鼠F1代所組成的群體進(jìn)行選擇的策略有幾種是比較實(shí)用的。2.4.3染色體熒光原位雜交法選擇純合子種畜留種的方法在獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物個(gè)體之后，用染色體熒光原位雜交法可以在一周內(nèi)鑒定出所測(cè)個(gè)體是否為純合子，節(jié)約了測(cè)交的時(shí)間。綜上，在選擇時(shí)應(yīng)該采用染色體熒光原位雜交法選擇純合子的方法，可以節(jié)約大量的培育時(shí)間。

　　2.5表型值剖分

　　轉(zhuǎn)基因研究中的目的是通過(guò)外源基因的表達(dá)從而使個(gè)體產(chǎn)生一個(gè)表型，如該表型為個(gè)體基因與外源基因所貢獻(xiàn)，則研究人員需要對(duì)表型值進(jìn)行剖分。上述9種轉(zhuǎn)基因小鼠研究的目的是通過(guò)外源基因的表達(dá)從而使小鼠產(chǎn)生一個(gè)有別于自身現(xiàn)有的表型，該表型全部為外源基因所貢獻(xiàn)，因此，研究人員不需要對(duì)該表型值進(jìn)行剖分。

　　2.5.1基因型與群體均值的關(guān)系小鼠獲得的外源基因就是小鼠的基因型，其特點(diǎn)是表型決定于基因型，偏離群體均值以上的部分就是外源基因的貢獻(xiàn)。2.5.2基因的平均效應(yīng)將外源基因以隨機(jī)方式與群體的基因(或基因樣本)相結(jié)合而形成的合子的平均基因型值對(duì)群體平均值的離差，就是該基因在特定群體中的平均效應(yīng)。

　　2.5.3基因取代的平均效應(yīng)如果以一個(gè)等位基因(A1)隨機(jī)取代另一個(gè)等位基因(A2)所產(chǎn)生的基因型值變化，稱為基因取代的平均效應(yīng)。被取代的等位基因來(lái)自純合子和雜合子的概率。

　　2.5.4基因取代的平均效應(yīng)與基因平均效應(yīng)的直接轉(zhuǎn)換基因取代的平均效應(yīng)是取代基因的平均效應(yīng)與被取代基因頻率之比，也是被取代基因平均效應(yīng)與取代基因頻率之比的負(fù)值。2.5.5關(guān)于育種值的群體遺傳學(xué)分析個(gè)體育種值是個(gè)體所有位點(diǎn)全部基因的平均效應(yīng)之和，對(duì)于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物而言，主要是考察外源基因的效應(yīng)。育種值具備世代連續(xù)性：個(gè)體傳遞給后代的是基因而不是基因型，只有基因決定的加性效應(yīng)即育種值是聯(lián)系世代的唯一能夠穩(wěn)定遺傳的成分。

　　2.6來(lái)自轉(zhuǎn)基因性狀的遺傳參數(shù)

　　由于大部分轉(zhuǎn)基因動(dòng)物中的目的性狀是質(zhì)量性狀，因此，其遺傳參數(shù)是0或者1。如果轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的目的性狀是數(shù)量性狀，并且針對(duì)外源基因進(jìn)行選擇，那么其遺傳參數(shù)還是0或者1。

　　2.7育種規(guī)劃

　　在轉(zhuǎn)基因陽(yáng)性動(dòng)物中并不全部為純合子，雜合子也表現(xiàn)為陽(yáng)性，而且在雜合子的后代中會(huì)出現(xiàn)野生型的后代，因此在育種開始之前所用的親本育種素材必須全部是純合子[10]。

　　2.8畜禽育種中的線性模型

　　常規(guī)育種所用的模型多能用數(shù)學(xué)方程式來(lái)表達(dá)，數(shù)學(xué)期望、方差以及協(xié)方差可以描述，可以假設(shè)及約束條件[11]。而轉(zhuǎn)基因育種時(shí)首要選擇的是質(zhì)量性狀即表達(dá)了外源基因的個(gè)體，淘汰沒(méi)有表達(dá)外源基因的個(gè)體。在完成外源基因在染色體上的純合后，可以借鑒常規(guī)育種中所用的線性模型。

　　3討論

　　當(dāng)今的動(dòng)物育種科學(xué)已經(jīng)從過(guò)去的表型育種、雜交育種進(jìn)入到分子育種或基因工程育種的新階段。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物育種與傳統(tǒng)的動(dòng)物育種相比，因其在改良動(dòng)物遺傳特性、提高其經(jīng)濟(jì)性狀等上面所需要的時(shí)間短，就成為動(dòng)物分子育種學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容之一。然而，轉(zhuǎn)基因育種與常規(guī)育種存在巨大的分歧，并隨著研究的深入逐漸顯示出來(lái)。

　　3.1常規(guī)育種

　　目前，在商品豬生產(chǎn)上利用的是豬的雜交優(yōu)勢(shì)，在育種上是培育有特色經(jīng)濟(jì)性狀的品系，然后篩選配合力高的組合，雜種后代性狀突出、體型又符合主流育種界認(rèn)可就可以推向市場(chǎng)[3]。在經(jīng)過(guò)幾個(gè)世代之后，所用的品種會(huì)逐漸退化。

　　3.2轉(zhuǎn)基因育種

　　G0代與野生型交配傳代到F1代時(shí)所有個(gè)體中陽(yáng)性個(gè)體的比例是50%或100%，F(xiàn)1代陽(yáng)性個(gè)體與野生型交配傳代到F2代時(shí)所有個(gè)體中陽(yáng)性個(gè)體的比例是25%，F(xiàn)2代陽(yáng)性個(gè)體與野生型交配傳代到F3代時(shí)所有個(gè)體中陽(yáng)性個(gè)體的比例是12.5%。即外源基因在G0代陽(yáng)性個(gè)體后代中的比例是遞減的，這個(gè)發(fā)現(xiàn)使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物育種有別于常規(guī)育種，即在做轉(zhuǎn)基因育種研究時(shí)必須先得到純合的G0代轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，之后還要考慮不同血統(tǒng)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物存在。

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