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。     

转大麻哈鱼生长激素基因鲫鱼研究

通过显微注射方法得到了一批转大麻哈鱼生长激素基因的实验鲫鱼。斑点杂交和ＳｏｕｔｈｅｒｎＢｌｏｔ杂交证实部分实验鱼的基因组中已整合了外源生长激素基因,并有一尾鱼有比较明显的生长速度快的特征。     

转青鱼生长激素基因异源四倍体鲫鲤

生态安全性是转基因鱼走向市场的瓶颈,通过转基因四倍体鱼同转基因二倍体鱼杂交获得不育的转基因三倍体鱼是解决该问题的有效途径之一.本研究构建了青鱼β-actin基因启动子和青鱼生长激素（GH）基因精确连接的＂全鱼＂基因pbcAbcGHc;并采用显微注射法将pbcAbcGHc导入异源四倍体鲫鲤受精卵.对照养殖结果表明,150日龄的转基因异源四倍体鲫鲤原代（P0）的体重及体长明显大于对照组.选择60尾P0代转基因异源四倍体鲫鲤,采用PCR方法检测出外源青鱼GH基因在P0代转基因四倍体尾鳍基因组DNA中的整合率为90%;对20尾雄性P0代转基因四倍体精液样本的PCR检测发现,13个样本具有外源青鱼GH基因的整合.在一尾生长速度显著的P0代转基因四倍体鲫鲤的肌肉、肝脏、肾脏和卵巢组织中可检测到外源青鱼GH基因的转录.本研究成功获得了具有明显生长优势的P0代转青鱼GH基因异源四倍体鲫鲤,为建立转青鱼GH基因异源四倍体鲫鲤纯系和研制不育的转基因三倍体鱼奠定了基础.     

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     

转基因鱼

本文综述了转基因鱼研究的进展,并介绍了目的基因的选择及其导入的主要方法。此外,还对转基因鱼研究中尚存的一些问题作了说明。 自从八十年代中期开始鱼类基因转移研究以来,进展非常迅速。1985年Zhu等成功地将带有小鼠重金属结合蛋白(mMT)启动子的人生长激素(hGH)基因导入鲫鱼受精卵,并获得生长速度快的子代鱼。随后,世界一些国家开展了鱼类基因转移的研究,并取得很大成就。本文拟对转基因鱼研究现状及尚存的问题作一概述,供研究者参考。     

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     

泥鳅受精卵的电脉冲基因转移

鱼类具有怀卵量大、受精卵易得,容易进行体外操作、人工孵化及培育等优点,使得它成为转基因动物研究的极好材料。1985年朱作言等首次发表了转基因鱼研究的初步结果,随后又建立了较为完整的转基因鱼模型,并获得了可遗传的转基因鱼及其子一代。这一研究现已扩展到了十多个国家和地区的几十个实验室。已有的研究成果表明,鱼类基因转移与传统育种技术相结合,将有可能带来育种史上的革命,并建立定向、快速的鱼类育种新技术。已发表的转基因鱼研究,都是采用显微注射的方法直接将外源基因导入鱼类受精卵     

转基因鱼研究中的若干问题

本文综述了近年来转基因鱼研究的某些进展,主要涉及外源基因导入的方法、基因转移提高鱼类抗性的主要内容（如：促进生长,提高抗冻性及抗病性等）。此外,还对我国转基因鱼研究的主要工作进行了介绍。     

两种不同终止子在转基因鲤鱼中的促生长效应

转基因构建体中启动子的选择会直接影响转植基因的活性, 近年来有研究表明转基因构建体中终止子的选择会一定程度地影响转植基因的活性。为了更好地筛选转基因构建体和培育快速生长的转“全鱼”生长激素(Growth hormone, GH)基因鱼, 文章用鲤鱼β-actin基因终止子和生长激素基因终止子分别构建了转基因构建体, 显微注射得到转“全鱼”GH基因鱼P0代养殖群体, 比较两种不同终止子构建体的活性。统计分析发现, 生长激素基因终止子构建体的养殖群体的体重频率呈正态分布且平均体重显著高于β-actin基因终止子构建体的养殖群体, β-actin基因终止子构建体的养殖群体的体重频率呈右倾趋势的非正态分布。值得一提的是在混合养殖组中得到一条生长最为快速的鲤鱼证实为转基因阳性且为生长激素基因终止子构建体的转基因鲤鱼。该结果表明转“全鱼”生长激素基因鲤鱼可快速生长, 并能将转植基因向下代遗传。实验结果提示生长激素基因终止子构建体比β-actin基因终止子构建体表现的促生长活性要强。     

转移人生长激素基因和注射人生长激素对促进银鲫生长的研究

本研究将人生长激素基因重组 DNA 导入银鲫受精卵,或用人生长激素对60日龄银鲫连续6周腹腔注射,均观察到了受体鱼的快速生长效应,转移人生长激素基因鱼在60日龄时的平均体重比对照鱼平均体重增加82%,相应体长平均值比对照鱼增加19.7%;在125日龄时,转基因组平均体重比对照组增加17.7%,相应体长平均值比对照增加3.5%。定期注射人生长激素,在6周的注射实验过程中,实验鱼的体重,体长都与对照组相近或略有减小。但是,在水泥池中饲养一个月后,注射10/μg/g 体重的实验组鱼平均体重比相应对照组鱼的平均体重增加32%;相应体长平均值增加11%。     

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。     

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。     

转基因鱼生态风险评价及其对策研究进展

遗传改良的转基因鱼具有许多优良经济性状, 但转基因鱼迄今尚未进行商业化养殖, 主要原因之一在于对转基因鱼逃逸或放流到自然水体中可能产生的生态风险的担忧. 本文以具有快速生长特性的转生长激素(GH)基因鱼为对象, 分析了转基因鱼潜在生态风险的实质, 简要综述了通过单因子表型与适合度分析、数学模型推演研究转基因鱼生态风险的现状, 阐述了利用人工模拟生态系统开展转基因鱼生态风险评价的新思路及最新研究成果, 同时评述了采用三倍体途径控制转基因鱼生态风险的策略及原理; 在此基础上, 提出生态风险评价与生态风险防范策略是转基因鱼育种研究体系中不可或缺的重要组成、必须与育种研究同步进行的观点, 以期为转基因鱼育种及生态风险评价和对策研究提供启示.     

国内信息

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…     

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。     

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。     

荧光异彩观赏鱼

历史回眸1985年,我国科学家朱作言先生通过显微注射方法,将人的生长激素基因和小鼠重金属螯合蛋白启动子相结合,注入鲫鱼受精卵,成功构建了世界上首例转基因鱼,掀起了世界各国对转基因鱼的研究热潮。此后,转基因鱼研究有了长足     

黑龙江秋大麻哈鱼耳石形态发育研究

对进入中国黑龙江的秋大麻哈鱼生殖群体进行人工繁育, 观察不同发育阶段和回归成体的耳石形态及其结构变化。结果表明:秋大麻哈鱼胚胎、胚后仔稚鱼、幼鱼和二龄鱼的矢耳石随个体生长发育,其大小在不断增长, 轮廓和表面形态结构也在发生演变, 逐渐趋似于回归成体的耳石形态。秋大麻哈鱼回归生殖群体的不同年龄和雌雄个体间矢耳石、微耳石形态基本一致。矢耳石形似梨形, 大小约为3 mm×5 mm×1 mm, 重量约为9 mg, 光镜下可见耳石日轮和年轮结构。日轮形成在胚胎发眼后约5日, 采用人工标记方法证实了生长轮的日周期特性。二龄鱼耳石已出现边缘生长区, 形成年轮。矢耳石增长与鱼体叉长生长显著相关(SL=21.574 OL-7.005,R2=0.9926)。       

转大麻哈鱼生长激素基因鲤生态安全性检测与分析

评价了转大麻哈鱼（Oncorhynchus Suckley）生长激素基因鲤生态安全性问题及研究转基因鱼对天然野生鲤群体遗传污染程度。通过RAPD和SSLP方法,用265个RAPD标记和35对鲤的微卫星标记对受杂交鲤污染的哈尔滨江段黑龙江鲤群体、未受污染的抚远江段黑龙江鲤群体及模拟转基因鲤占普通鲤群体的1%和10%比例获得繁殖子代等实验群体的DNA样本进行全基因组扫描统计分析得出结论,即转基因鲤占普通鲤群体1%时对普通群体的基因污染程度是微乎其微的,远远低于杂交鲤对野生群体基因污染,转基因鲤占普通鲤群体10%时对普通鲤遗传背景的影响稍有升高,但仍然远远低于杂交鲤对野生群体基因污染程度。总之,在现有的检测技术条件及有效的监控条件下,与杂交鲤相比转基因鲤对鲤野生群体的遗传背景的影响是微弱的,而外来种和杂交种则对生态环境有严重威胁。     

大麻哈鱼的年龄与生长

通过对2010和2011年采捕到乌苏里江大麻哈鱼洄游群体571个样本的鳞片观察和基础生物学测定,研究了大麻哈鱼的年龄判定和生长模拟。大麻哈鱼鳞片属于典型圆鳞,有明显的年轮特征,为一年一个周期,年轮特征表现为疏密型。部分鳞片有明显幼轮,幼轮和年轮根据鳞径大小能够区分。采集样本的雌雄组都分为2+,3+,4+三个年龄组,也都以3+龄组数量最多。采用特殊Von Bertalanffy、Logistic、Gompertz和幂指数生长方程分别模拟了大麻哈鱼1—4龄间的生长,通过最大似然法估计各模型的参数。采用残差平方和(Analysis of the residual sum of squares,ARSS)分析得出大麻哈鱼雌雄个体间生长无显著差异(P>0.05),故将雌雄个体放一起进行生长模拟。AIC和BIC检验结果显示特殊VBGF方程为最适生长模型,公式为:Lt=90.04×[1 e 0.3(ti+0.27)]。大麻哈鱼的生长速度随着年龄增长逐年降低,且性成熟年龄小的个体生长速度大于性成熟年龄大的个体。应对大麻哈鱼年龄与生长进行长期监测,为增殖放流等渔业资源管理措施提供基础资料。