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1、基因功能分析 （Animal Genetic Engineering）,第十二章,主要内容,第一节 转基因 第二节 基因敲除 第三节 动物克隆技术 第四节 RNAi技术,第一节 转基因技术 （Transgenic technology）,1 转基因与转基因动物 转基因超级鼠 1982年，英国的自然杂志发表了一篇文章：有两个美国实验小组利用转基因技术，将大鼠生长激素重组基因导入到小鼠受精卵中,培育出具快速生长效应的“转基因超级鼠”。转基因鼠比与它同胎所生的小鼠生长速度快23倍，体积大一倍。,概念 转基因： 1）将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可
2、遗传的修饰，称之为转基因技术。 2）转基因技术就是指利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。 转基因动物： 所谓转基因动物就是指以实验方法将外源基因导入动物染色体基因组内稳定整合并能遗传给后代的一类动物。,Producing transgenic animals,Direct transfection or retroviral infection of embryonic stem cells followed by introduction of these cells into a
3、n embryo at the blastocyst stage of development Retrovial infection of early embryo Direct microinjection of DNA into oocytes, zygotes or early embryo cells Sperm-mediated transfer Transfer into unfertilised ova Physical techniques such as biolistics or electrofusion Nuclear transfer,转基因动物由于“外源DNA”导
4、入而产生了可以遗传的改变。这些可遗传的改变包括： 外源DNA片段至少整合到一条染色体的一个位点上； 外源DNA的插入使基因组中任何一个基因的结构发生改变； 外源DNA的插入使染色体发生重排； 导入可以持久存在的遗传实体，例如，一条人工染色体或者可以自我复制并传递给子细胞的非染色体元件。,Introducing Cloned Genes into Cultured Mammalian Cells,Introduction of methods,DNA Transfection Mediated by Lipofection Calcium-phosphate-mediated Transfect
5、ion of Eukaryotic Cells with Plasmid DNAs Calcium-phosphate-mediated Transfection of Cells with High-molecularweight Genomic DNA Transfection Mediated by DEAE-Dextran: High-efficiency Method DNA Transfection Using Polybrene DNA Transfection by Electroporation,转基因的方法 1、显微注射法：将DNA注射到胚胎的细胞核内，再把注射过DNA的胚
6、胎移植到动物体内，使之发育成正常的幼仔。 2、体细胞核移植方法：先在体外培养的体细胞中进行基因导入并筛选。然后将带转基因体细胞移植到去掉细胞核的卵细胞中，生产重构胚胎。,Microinjection,用显微注射针将外源基因直接注入实验动物受精卵的原核，使外源基因基因整合入动物基因组中，从而得到转基因动物。 是目前常用的转基因方法。 导入基因的速度快，操作简单，对DNA大小无限制。,Pronuclear microinjection,3逆转录病毒感染法：最早用来得到转基因小鼠的方法，利用逆转录载体将遗传信息以RNA分子的形式，在逆转录整合酶和逆转录基因组末端的特异性核酸序列的作用下，反转录并整合
7、到宿主基因组中去，最终得到转基因小鼠。 4胚胎干细胞法：将转染的胚胎干细胞注射入受体囊胚腔，可参与嵌合体的形成，将来出生的动物的生殖系统就有可能整合上外源基因，通过杂交繁育得到纯合目的基因的个体，即为转基因动物。,转基因的方法,转基因动物的应用前景 1、研究基因的结构与功能，了解动物生命现象的内在本质。 2、建立多种疾病的动物模型，研究发病机理及治疗方法。 3、改善动物生产性能，提高动物育种效率。 4、作为医用或食用蛋白的生物反应器。可以通过家畜乳腺分泌大量安全、高效、廉价的人体药用蛋白。,四个主要国家转基因作物种植面积占全球。 美国占，达万公顷，转基因作物产量也居世界第一，美国种植的的大豆、
8、的棉花和的玉米都是转基因作物。 阿根廷占，达万公顷。 加拿大占，达万公顷。 中国第四位，占，达万公顷。 欧盟国家总面积不到万公顷，.左右。,四个转基因作物种植大国 2002年数据,各國GMO作物栽培面積的變遷 (藍色者為全球統計),百 萬 公 頃,Research on Transgenic Corn 转基因玉米研究,改良玉米的质量 保尔 斯科特博士，美国农科院和州立大学农学系教授 在玉米上生产动物疫苗 植物科学研究所生物药用研究所植物转化主任王侃博士 基因限界,花粉散布的模拟 农学系教授马克. 维斯盖特博士 非限制花粉流动（漂移造成的经济损失 商学院教授德莫特 海斯博士 遗传修饰农业产品生物
9、安全研究所 种子科学中心主任满基特密斯瑞博士,Improving maize quality traits: Dr. Paul Scott, USDA-ARS and Department of Agronomy Animal vaccines in corn: Plant Sciences Institute Biopharmaceutical Initiative: Dr. Kan Wang, Director Plant Transformation Facility Gene Confinement: Modeling Pollen Dispersal, Dr. Mark Westga
10、te, Department of Agronomy Economic Cost of Uncontrolled Pollen Flow: Dr. Dermot Hayes, Pioneer Chair of Agribusiness BIGMAP: Biosafety Institutefor Genetically Modified Agricultural Products, Dr. Manjit Misra, Director Seed Science Center,Dr.Scotts lab is using a combination of biochemistry, molecu
11、lar biology and traditional plant breeding to add value to corn,斯科特博士的实验室综和利用生物化学，分子生物学和传统植物育种方法为玉米增加价值。,Maize quality traits 玉米质量性状,Sows milk contains alpha lactalbumin Alpha lactalbumin protein is an ideal corn feed additive Dr. Scott eveloped transgenic corn to produce this protein in the seed Li
12、nes are being developed for feeding trials,母 猪 的 牛 奶 含 -乳 清 白 蛋 白 -乳 清 白 蛋 白是理想的玉米饲料添加剂 斯科特博士的转基因玉米在种子中生产该蛋白 含该基因的品系目前在饲喂试验中,alpha lactalbumin,Improving swine nutrition 改 良 猪 肉 营 养,Animal vaccines in corn 玉米中的动物疫苗,王博士的研究小组研究转基因玉米产生有活性功能的抗大肠杆菌毒素的疫苗抗体 该研究是州立大学植物研究所项目之一 喂养老鼠含抗体的玉米使老鼠不受抗大肠杆菌葡萄球菌毒素和霍乱弧菌毒
13、素危害,Dr. Wangs group developed transgenic corn plants that produce a fully functional vaccine antigen against an E.coli toxin. Part of the Plant Science Institute Bio-pharmaceutical Initiative Feeding antigen-containing corn to mice protected them against E. coli enterotoxin and cholera toxin,E. coli
14、,Scientific issues: Proof of concept, Genetic stability Regulatory requirements: Product comparability, purity Safety concerns: Environmental impact, Product protection, Gene flow Commercialization: Economic and Legal issues,科学领域: 证明概念,保证遗传稳定性 管理要求:产品的可比性,纯度 安全性考虑:环境效应,产品保护和基因漂移 商品化:经济和法律问题,Stewards
15、hip of Plant-Made Pharmaceuticals and Industrials 为植物产药用工业服务,目前世界上已經上市並商品化的转基因植物有：黄豆、玉米、棉花、木瓜、甜菜、油菜、水稻、小麦、马铃薯、凤梨等。,由外观无法判断木瓜是否基因改造,世界上第一种基因移植作物是一种含有抗生素药类抗体的烟草，1983年得以培植出来。,转基因番茄 1994年，美国政府批准了他们研制成功抗干旱、早熟、保鲜的转基因番茄商品化之后，我国也相继成功培育出优良品种的转基因番茄，以满足人们的需求。,转基因甜椒,甜椒在栽培的过程中，容易受病毒的感染。我国科学工作者，采用转基因技术，培育出抗病毒的甜椒。
16、,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转基因油菜 油菜是人们食用油的主要来源之一。一般油菜籽的含油量约为40左右。通过转基因技术，培育出来的油菜籽，可以大大地提高它的出油率。而且油的纯度质量更好。,玉米是主要粮食之一，又可以提炼油脂，也可以用作食品和工业的原料以及作饲料，浑身是宝。人们称它是含金的植物。如今培育出转基因玉米，品质更好，产量更高。,转基因玉米,抗虫害的玉米,转基因小麦 从植物体中分离出合成赖氨酸的基因，把这基因转入小麦植株中，培育出转基因小麦。用这种转基因小麦制造出来的面粉，更适合用来烤面包，而且面粉中赖氨酸含量高，这种面包的营养价值高。,基因改造兰花,台湾的兰花经基因重组技术而延长开花时间。,利用基因重组技术培育新颜色的海芋，引起争议较小。,转基因牵牛花,我国科学工作者，用转基因技术，可以转变矮牵牛花的花色，使矮牵牛花的花色更加丰富多彩。,存在问题 1、食品安全问题： 1）未知的可能副作用？ 2）外源基因在人体内表达？ 2、技术问题： 1）成本； 2）
