Studies on Pattern of Producing Transgenic Fish I.Production and Detection of All fish TRansgenic Common Carp With cMT sGH Gene

转基因鱼工作的开展被用于水产科学基础与应用研究的各个领域。应用方面的一项重要研究就是利用转生长激素基因来提高鱼的增长速度。需要解决两个问题：一是转基因鱼所使用的基因元件;二是外源基因的高整和率与高表达。已有许多报道认为：不同种动物的生长激素不一定相互促进生长。我们通过显微注射,将鲤鱼金属硫蛋白启动子（ｃＭＴ）与大马哈鱼生长激素基因（ｓＧＨ）的融合基因（ｃＭＴｓＧＨ）导入鲤鱼单细胞后期的早期胚胎,构建了全鱼转基因鲤鱼。通过斑点杂交、Ｓｏｕｔｈｅｒｎｂｌｏｔ结合ＰＣＲＳｏｕｔｈｅｒｎｂｌｏｔ,对外源ｓＧＨ的整和进行了精确的检测和分析。实验选取性成熟鲤鱼,收集卵子和精子,湿法受精获得受精卵。经过基因注射,孵化后的鱼苗放入水族箱。待鱼苗平游,提取总ＤＮＡ进行检测。以ＰｓｔＩ酶切质粒ｐｃＭＴｃＧＨ（Ｆｉｇ．４）分离３．４ＫｂｓＧＨ片段,用随机引物标记,作为杂交探针。同时,设计并合成ｓＧＨ基因的ＰＣＲ特异引物。Ｆｉｇ．１的斑点杂交结果与Ｆｉｇ．２的ＰＣＲＳｏｕｔｈｅｒｎ结果相比较（Ｔａｂｌｅ１）,说明斑点杂交存在着高的假阳性。而ＰＣＲＳｏｕｔｈｅｒｎ将ＰＣＲ的快速、方便与Ｓｏｕｔｈｅｒｎ的准确性相结合,排除了Ｐ     

用直接注射法生产转基因鱼

本文报道了对鲤鱼、鲫鱼受精卵不加任何去膜处理,用显微操作器把外源基因直接注射到卵核附近,构建转基因鱼的方法。本法操作方便,孵化条件简单,成活率高。斑点杂交和Southern Blot杂交结果表明,外源基因的整合率与其它方法构建的转基因鱼的外源基因的整合率相近。从1988年至今,本组运用这个方法生产转基因鲤鱼、鲫鱼一万余尾。     

鲤鱼生长激素基因在鲫鱼中的基因转移及PCR检测

鲫鱼群体内,个体之间的生长速度差别不大,遗传保守性较强,用常规育种方法很难获得生长速度快、个体差异较大的后代。通过基因转移技术,将外源基因如鱼的生长激素基因导入鱼的受精卵中,而获得转基因鱼是钱定向育种的一条有效途径。已有报道,在虹鳟鱼生长激素cDNA上游连结一个病毒启动子构建成表达质粒,由此获得的转基因鲤鱼比对照生长速度快20％。但是未见有将鲤鱼生长激素基因导入鲫鱼受精卵的报导。我们克隆了鲤鱼生长激素基因,并用它构建了含有病毒启动子（F.1,插入0．8Kb,位于XbaI和PstI之间)的表达质粒（Fig.2,命名为pCMV－TK－CGH）。用该质粒对鲫鱼受精卵进行注射,注射了1000粒卵,获得了转基因实验鲫鱼480尾。孵化率为48％。将其中100尾幼鱼于水簇箱中进行放养。选择其中个体较大的50尾进行PCR检测。其中8条鱼的基因组DNA有0．6Kb的PCR扩增产物（Fig.3),表明其上整合有外源的鲤鱼生长激素基因,其整合率为16％。其中最大的一条体重4．2g,体和6cm,比对照（0．7g,4cm）体重增加5倍,体长增加2cm(Fig.4)。我们构建的是高效表达质粒,其上含有巨细胞病毒增强子和人单纯疱疹病毒胸苷激酶启动子（属强启动子）,对鲤鱼生长激素基因有较强的启动作用。鲤鱼和鲫鱼在分类上属同科不同属,考虑到两者生长激素基因有较强的启动作用。鲤鱼和鲫鱼在分类上属同科不同属,考虑到两者生长激素基因的同源性,对转基因鲫鱼的PCR检测参照了加拿大学者Du所用引物的设计、使注射的外源基因与其本身的内源生长激素基因相区别。我们的转基因整合率（16％）与Zhang(10%)、Grass和Hackett等报道的接近。转基因鲫鱼生长速度增加的倍数（5倍）与Du等人的结果（2－6）接近。但是,这一生长速度快的优势能否遗传给后代,有待进一步观察。     

外源生长激素基因在蓝太阳鱼中的整合、表达和遗传

通过基因重组, 将石斑鱼生长激素基因编码序列克隆到鲤鱼βactin基因启动子下游, 构建了“全鱼”生长激素基因表达载体pCAecGHc。采用显微注射法, 研制出转“全鱼”生长激素基因蓝太阳鱼。经过PCR、PCR Southern杂交、RT PCR等技术对转植基因在转基因蓝太阳鱼中的整合和表达情况进行了检测。结果表明:转植基因在两批次P0 转基因蓝太阳鱼中的整合率为5 .60%和12. 26%, 并在转基因鱼中得到了正确表达, 表现为嵌合性表达。对转基因蓝太阳实验鱼进行了对照养殖实验, 初步显示转基因蓝太阳鱼具有较快的生长表型效应, 比对照组生长速度快20%-40%左右。应用近交策略培育出了两个转基因蓝太阳鱼F1 品系, 检测表明, 转植基因在两个品系的整合率分别为22 .03%和40 .8%。结果表明: 转植基因通过性腺传递给了子代, 同时也证实转基因P0 代的生殖腺为转植基因的嵌合体。     

电脉冲法生产转基因鱼

本文以鲤鱼受精卵为实验材料,通过电脉冲方法将全鱼基因（pcMTsGH)导入鱼胚。在处理的1873粒受精卵中（650V/cm,50μs,4次）,孵出鱼苗540尾,孵化率为28．8％;经斑点杂交和Southern印迹杂交,外源基因的整合率为9．1％。因此该方法可以作为转基因鱼研究和生产的方法。     

全鱼基因的构建及其在鲫鱼体内的整合与转录

利用PCR技术删除大麻哈鱼生长激素基因的启动序列,通过基因重组构建出全鱼基因（鲤鱼MT启动子－大麻哈鱼生长激素基因）;以融合全鱼基因为外源基因,通过显微注射方法将其线性片段导入鲫鱼受精卵内,研究其整合与转录效率。结果表明,全鱼基因在鲫鱼基因组中的整合率为36．4％（16／44）,对转基因阳性鱼的RNA样本进行Northern印迹杂交检测,转录率为25％（1／4）。因此,该全鱼基因可以作为转基因鱼研究和应用的外源基因。     

双原核注射提高转基因的整合效率(英文)

本文提出了受精卵双原核注射方法,利用共注射具有部分同源区的两个片段鼠乳消酸蛋白基因 (WAP) 调控序列控制下的人粒细胞集落刺激因子 (G-CSF) (Fig.1),通过PCR和Southern Blot检测了8细胞期外源基因的整合(Fig.2)。结果表明,与单一原核注射相比较,双原核注射转基因的整合率由单一原核注射的48.68%提高至62.65%(Table 1)。这为转基因动物建立,提高外源基因整合率提供了新途径。     

转基因鱼离市场还有多远

根据本实验室转基因鱼育种研究的现状,讨论了“转基因鱼离市场还有多远”这一令人关注的问题。转草鱼生长激素重组基因（ＣＡｇｃＧＨ）鲤鱼具有明显的快速生长和饵料节省效应,鱼体有高干物质含量及高蛋白低脂肪的生化组成,是一种优质食用鱼。把一种鱼的基因转移到另一种鱼,即转“全鱼”基因后,受体鱼基因组改变的程度,仅相当于两种杂交的１０万分之一左右,因而它对水生态系统的胁迫作用轻微的,充其量可视为与相应杂交鱼实质     

人生长激素和转移的人生长激素基因对去垂体鱼的生长代偿效应

通过显微注射技术,将小鼠重金属螯合蛋白(MT-1)基因启动顺序与人生长激素基因顺序的重组体pMThGH注入鲤鱼(Cyprinus carpio)的受精卵内,由此发育的转基因鱼及其后代F1和F2均显示出快速生长效应。去垂体后,转基因鲤鱼F2持续生长,而非转基因鲤鱼和鲫鱼(Carassius auratus)的生长停止。给去垂体的鲫鱼腹腔注射生物合成的人生长激素(hGH),可恢复其生长。实验结果表明,转基因鱼体内表达和体外生物合成的hGH均能代偿鲤鱼和鲫鱼的内源生长激素并刺激去垂体鱼的生长。     

突变型p53Neu／erbB2双转基因鼠的培育—乳腺定位高表达突变型p53Neu／erb32

为了研究乳腺癌发生与发展过程中突变型p53和Neu基因之间的相互作用,我们构建了p53/Neu双转基因鼠。用5只成年雄性Neu转基因鼠与10只成年雌性p53转基因鼠交配,对150只雌性杂交后代鼠进行p53/Neu双转基因鼠的筛选。为此,本实验建立了PCR－一步鉴定法。即：在同一个反应管内能同时满足小鼠β－酪蛋白基因、p53基因和Neu基因上三个片段（分别为0．5kb、1.2kb、1.7kb）的扩增反应者被判定为双转基因鼠（Fig.1)。传统的Southern分析（Fig.2)与PCR一步法鉴定结果相吻合。证明：该法的准确率为100％,进一步、随机取样,Northern分析（Fig.3)表明：双转基因鼠（2号）在哺乳第二天即出现p53基因的高。继而、在姓娠第10、17天,哺乳第10、21天也检测到该基因的表达。另外,免疫组化染色也检测到了p53和Neu蛋白（未展示结果）。     

快速生长转基因鲤鱼可望在中国实现商品化

由中国科学院院士、中国科学院水生生物所朱作言研究员主持的“快速生长转基因鲤鱼的中试研究”已通过成果鉴定。中国科学院李振声院士、中国工程院刘筠院士和林浩然院士等专家鉴定认为,该项研究建立了快速生长转基因鲤鱼的高效、安全养殖模式;对转“全鱼”生长激素基因鱼食品消费安全进行了严密的科学实验,证实了转“全鱼”生长激素基因鱼的食品消费安全性,为转“全鱼”生长激素基因鲤鱼的大规模商品化生产提供了科学依据,研究成果居国际领先水平。 朱作言院士主持的该项研究,筛选获得了快速生长的转“全鱼”生长激素基因黄河鲤鱼核心群200尾,其生长速度比对照鱼快140％以上。试验证明：转基因鱼怀卵量略低于普通黄河鲤鱼,受精率和孵化率与对照鱼无显著差异,转“全鱼”生长激素基因黄河鲤鱼具备大规模苗种繁育生产能力;转“全鱼”生长激素基因鲤鱼F1代的大规模养殖不仅增产,而且可降低养殖成本,并为转基因鱼的进一步选育提供材料;转“全鱼”生长激素基因三倍体鱼平均体重增长速度比对照鱼提高15％,铒料利用效率提高11．1％,由此建立了转“全鱼”生长激素基因高效、安全的养殖模式。试验还证明：摄食转“全鱼”生长激素基因鱼对小鼠的生长、脏器发育、血液生理生化指标、繁殖能力及其后代的生长发育均无影响。为此,专家建议,尽快推广养殖转基因三倍体鲤鱼,在我国建立世界首例转基因动物品种商品化生产的范例。杨淑培     

转基因鱼的研究进展与商业化前景

转基因技术为鱼类育种开辟了新的途径。目前已培育出转生长激素基因鲤、鲑和罗非鱼,转荧光蛋白基因斑马鱼与唐鱼等可稳定遗传的转基因鱼品系,其中快长转生长激素基因鱼的获得对于提高水产养殖的产量与养殖效益具有十分重要的意义。文章简要综述了转基因鱼应用研究的成就、相关技术及生态安全方面的研究进展。显微注射仍是目前基因转植的常用方法,应用转座酶或巨核酸酶介导的转基因新技术可提高基因转植效率与整合率。转基因元件的选择应尽量考虑"全鱼"基因或"自源"基因,以减少转基因鱼食用安全方面的顾虑同时也有利于转植基因的表达与生理功效的发挥。生态安全是转基因鱼商用化面临的最大问题。虽然有研究显示转基因鱼与传统的选育鱼类相比适合度较差,但由于环境与基因型间的相互作用,根据实验室获得的转基因鱼对生态影响的结果,难以预测转基因鱼一旦逃逸会对自然水生态环境产生怎样的影响。因此应建立高度自然化的环境以获得可靠的数据客观评价生态风险,有效的物理拦截、不育化处理等生物学控制策略仍是保证转基因鱼安全应用的关键措施。     

人生长激素基因在转基因鲤鱼体内的遗传

通过有性繁殖转移入生长激素基因鲤鱼(P₁),获得了转基因鲤鱼的子一代(F₁)和子二代(F₂);外源基因在转基因P1与普通鲤鱼杂交产生的F₁代和转基因F1代自交产生的F₂代鱼中的存在率分别为45．4％和66．7％,外源基因拷贝数在子代个体之间存在很大差异,从每细胞2拷贝到每细胞200拷贝不等;外源基因在转基因鱼子代中仍可表达具有生物功能的产物．人生长激素(h1GH),并能促进鱼的生长。     

双原核注射提高转基因的整合效率

本文提出了受精卵双原核注射方法,利用共注射具有部分同源区的两个片段-鼠乳消酸蛋白基因（WAP）调控序列控制下的人粒细胞集落刺激因子（G-CSF）（Fig.l),通过PCR和Southern Blot检测了8细胞期外源基因的整合（Fig.2)。结果表明,与单一原核注射相比较。双原核注射转基因的整合率由单一原核注射的48.68%提高至62.65%(T able1)。这为转基因动物建立,提高外源基因整合率提供了新途径。     

人生长激素基因导入金鱼受精卵内的整合,表达和促生长效应研究

通过显微注射法把小鼠ＭＴ启动子与人生长激素的融合基因（ＭＴ－ｈＧＨ）导入红友睛金鱼受精卵内,共注射１５０６个卵子,获得８００尾成鱼,经斑点和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔ分子杂交表明,导入的ＭＴ－ｈＧＨ基因与部分受体鱼的染色体ＤＮＡ发生了整合,整合率为２２％,转基因鱼血清中的生长激素含量平均高于对照组,平均生长速度高于对照组,导入的ＭＴ－ｈＧＨ基因可以遗传给后代。     

人生长激素基因导入金鱼受精卵内的整合、表达和促生长效应研究

通过显微注射法把小鼠ＭＴ启动子与人生长激素的融合基因（ＭＴ－ｈＧＨ）导入红龙睛金鱼受精卵内,共注射１５０６个卵子,获得８００多尾成鱼。经斑点和Ｓｏｕｔｈｅｒｎｂｌｏｔ分子杂交表明,导入的ＭＴ－ｈＧＨ基因与部分受体鱼的染色体ＤＮＡ发生了整合,整合率为２２％,转基因鱼血清中的生长激素含量平均高于对照组,平均生长速度高于对照组。导入的ＭＴ－ｈＧＨ基因可以遗传给后代。     

转基因猪染色体原位杂交外源生长激素基因定位

近些年来随着原位杂交技术的不断改进,该技术已广泛用于染色体的基因定位。非放射性标记探针的应用使基因定位变得更加简单易行,从而有可能对动物的转基因进行定位研究。本文首次采用胶体金标记药盒（Anti-digoxigenin-gold)和银加强试剂（Silver enhance-ment reagents)的非同位素原位杂交技术对转基因猪外基因进行了定位研究。如Fig.1所示：表达质粒pSMTPGH含有载体pUC19,羊启动子MT011和猪生长激素PGH基因。选5头带有pSMTPGH的转基因猪,分别制备含有染色体DNA的杂交膜。用BglII和Smai对pSMTPGH进行完全酶切,收集0．9kb片段作为探针,以dig-11-dUTP进行标记。探针与DNA杂交后,用光学显微镜检查。选择分散良好、显影银颗粒清楚的玻片进行摄影记录（Fig.2)。对染色体上的显影银颗粒进行统计分析,参照家猪的染色体标准带型,确定外源PGH基因整合位点。Fig.3为4104号转基因猪染色体上的银颗粒分布情况。对5头转基因猪外源PGH基因定位的结果见Table1。探针的合理设计是外源基因定位研究成功的关键。本实验所用探针必须地与外源PGH基因杂交,而不受内源PGH基因的影响。我们设计的探针符合这一要求。采用dig11－dUTP标记探针,抗体金显色,银加强试剂放大杂交信号,在光学显微镜下可以直接观察杂交位点处的显影银颗粒,但于对实验进行统计分析。估计数据表明：转基因猪的外源PGH基因随机整合在所有染色体上,但在13号染色体上的机率略高。     

鲤鱼生长激素基因在鲫鱼中的基因转移及PCR检测

鲫鱼群体内,个体之间的生长速度差别不大,遗传保守性较强,用常规育种方法很难获得生长速度快、个体差异较大的后代。通过基因转移技术,将外源基因如鱼的生长激素基因导入鱼的受精卵中,而获得转基因鱼是鱼类定向育种的一条有效途径。已有报道,在虹蹲鱼生长激素ｃＤＮＡ上游连结一个病毒启动子构建成表达质粒,由此获得的转基因鲤鱼比对照生长速度快２０％。但是未见有将鲤鱼生长激素基因导入鲫鱼受精卵的报导。我们克隆了鲤鱼生长激素基因,并用它构建了含有病毒启动子（Ｆｉｇ．１,插入片段为０．８Ｋｂ,位于ＸｂａＩ和ＰｓｔＩ之间）的表达质粒（Ｆｉｇ．２,命名为ｐＣＭＶ－ＴＫ－ＣＧＨ）。用该质粒对鲫鱼受精卵进行注射,共注射了１０００粒卵,获得了转基因实验鲫鱼４８０尾,孵化率为４８％。将其中１００尾幼鱼于水簇箱中进行放养。选择其中个体较大的５０尾进行ＰＣＲ（检测。其中８条鱼的基因组ＤＮＡ有０．６Ｋｂ的ＰＣＲ扩增产物（Ｆｉｇ．３）,表明其上整合有外源的鲤鱼生长激素基因,其整合率为１６％。其中最大的一条体重４．２ｇ,体长６ｃｍ,比对照（０．７ｇ,４ｃｍ）体重增加５倍,体长增加２ｃｍ（Ｆｉｇ．４）。我们构建的是高效表达质粒,其上含有巨细胞病毒增强子和     

乳腺特异性表达172^HIS突变型p53转基因鼠的建立

p53基因突变几乎存在于所有人类肿瘤中,尤其与严重危害妇女健康的恶性肿瘤－乳腺癌关系密切。研究表明：野生型p53基因是抑癌基因,而突变型p53基因则是癌基因－呈显性负调控突变型。本研究首次构建了这种类型的172^HIS突变型p53基因的转基因鼠,用以研究p53基因突变与乳腺癌发生的关系。用重组PCR法把小鼠p53基因的第172个密码子CGC突变成CAC（由编码精氨酸突变为编码组码组氨酸）信号序列之间。 获得置于pBL119（Fig.1)上的表达结构WAP－172^HISmtp53－SV40。经过BssHII酶切,纯化该表达结构部分,通过显微注射,将其分别导入FVB和C57BL品系小鼠受精卵中,获得32只F0代鼠。经PCR鉴定,其中9只为转基因阳性鼠（Fig.2)。对其进行的Southern分析（Fig.3)证实了PCR的鉴定,并得出了每只鼠中整合的转基因拷贝数（Table1)。当这9只鼠哺乳第二天时,取乳腺制备RNA,进行Northern杂交分析,其中5只的乳腺中有转基因表达,其中3只呈高水平表达（Fig.4),似乎转基因的拷贝数与其在乳腺中的表达水平并无直接关系,对表达水平最高的第8512号转基因鼠的免疫组化分析表明：172^HIS突变型p53基因的表达定位于乳腺上皮细胞的胞核及胞浆中（Fig.5AB)。该鼠地培养至11月龄第4次哺乳时右侧第3乳腺了典型的乳头腺癌。一周后增至体重的三分之一,其组织学检查见图5C,其它组织、除肺上皮细胞有原发性增生（Fig.5D）以外,均未见异常。上述转基因及其表达特性已稳定遗传至第八代,为乳腺癌发生的研究提供了一个稳定手乳腺特异性表达的显性负调控p53转基因鼠模型。基因表达研究中常用基因敲除实验来观察该基因正常表达时的作用。然而、p53基因敲除得的转基因鼠未见乳腺肿瘤发生,而无法利用。我们设想：高水平表达的突变型p53与代水平表达的野生型p53基因敲除的小环境。本实验敲除的小环境。本实验中仅一例p53基因突变的事实暗示：还可能存在有其它致癌因子共同参与乳腺癌的发生。可用其它（如：TGFα）乳腺特异性表达的转基因鼠与之交配来研究其它因素的协同作用。     

青岛文昌鱼LIM类基因Bblim同源框区的cDNA克隆、序列分析及其在胚胎发育中的表达

不同卵裂球发育命运的特化、亦即胚胎细胞的分化是动物胚胎发育的重要特征。多数胚胎细胞尽管形态特征完全一致,却具有不同的发育命运。预示着：在这些细胞中存在有决定发育命运的因素－决定子。本工作克隆了青岛文昌鱼LIM类同源框基因的同源框片段。目的在于揭示决定子的分子本质。青岛近海采集性成熟的成年青岛文昌鱼,收集未受精卵、受精卵以及各处不同时期的胚胎,液氮冻存备用。分别制备总RNA。根据其它动物LIM类同源框基因的序列设计引物（Tab.1),连续进行RT－PCR和PCR两次扩增。其中,原肠胚来源的第二次PCR产物经电泳鉴定（Fig.1)后,酶切、克隆入质粒、测序、将该片段所在的基因命名为Bblim基因,该自然称为Bblim同源框。根据Bblim基因同源框的核苷酸序列推导出其相应的氨基酸序列（Fig.2),与其它LIM类同源框基因进行比较（Fig.3)后,认为：Bblim基因可归入lim3类基因。比较胚胎发育各个不同时期第二次PCR产物的含量－即Bblim基因的转录（Fig.4),提示：该基因可能在受精后和原肠成形前后两个发育阶段起作用。此外,Bblim基因的同源域与海鞘Hrlim的同源域高度同源,表达模式也相似,提示,Bblim基因可能是Hrlim基因在文昌鱼中的类似物。