转基因鱼综述

基因转移（gene transfer):借助基因工程技术将确定的外源基因通过生殖细胞或早期胚胎导入动物体的染色体上，称为基因转移。含有转基因的动物称为转基因动物（transgenic animal) 。1982年美国华盛顿大学R.D.Palmiter教授等将大白鼠生长激素基因转移到小白鼠受精卵中，成功地育成一种个体比正常小白鼠大一倍的（超级小鼠）以来，转基因动物的研究方兴未艾。动物基因工程研究最突出的方面便是转基因鱼的诞生。转基因鱼的研究作为转基因动物研究领域的一部分，虽然稍晚于哺乳类，但由于鱼类基因工程育种本身具有的潜在经济价值和作为转基因研究缩聚有的有利条件而取得重大进展。转基因鱼是目前国内外获得最成功的转基因动物之一。

动物基因工程是20世纪70年代开展起来的一项遗传育种新技术。我国学者朱作言率先提出了鱼类转基因研究。由于鱼类具有它自身的有利条件，如属较低等的脊椎动物、可对多种高等脊椎动物的生长激素作出反应，因此继1985年第一批转基因鱼在中国问世以后，世界上许多国家相继开展了鱼类转基因研究。在短短几年中，取得了很大的成绩。我国是水产大国，而且又有鱼类核移植的良好基础，在许多单位开展了鱼类转基因研究，并取得较好成绩。下面把我国一些学者进行的鱼类转基因工作作一简介。

1.朱作言等（1985）首先进行鱼类转基因研究，采用显微注射方法，把小鼠重金属结合蛋白基因启动顺序与人生长激素基因序列的重组DAN片段，注入鲤鱼、鲫鱼和泥鳅的受精卵。该研究证明了外源基因可以通过生殖细胞传递给后代，并显示出不同程度的快速生长效应。该研究首次建立了一个高效、简洁而且完整的转基因鱼模型，它为鱼类基因工程定向育种新技术奠定了实验基础。同时该研究就鱼类基因转移和育种的一系列问题进行了深入探讨，为进一步开展鱼类转基因研究打下了基础。但实验表明，hGH基因不是理想的目的基因，再加之生物安全和人们的观念问题，朱作言又成功的克隆了鲤鱼和草鱼的肌动蛋白基因，并获得了具有调节功能的肌动蛋白基因启动子，和草鱼的生长激素基因组合成全鱼基因，导入鲤鱼和银鲫，先将进入中试阶段。朱作言等的一系列研究促进了鱼类转基因研究的发展。

2.吴婷婷和夏德全等（1994）采用显微注射方法，将带有小鼠重金属结合蛋白基因启动子与人生长激素基因序列重组的线状DNA 片段，注入团头鲂和鲤的受精卵，获得成活的实验鱼。经斑点杂交，Southern杂交、Northern杂交、放射免疫和酶联等方法检测，表明外源基因在受体鱼中得到整合、转录和表达，并具有促生长效应。转基因雌鱼和雄鱼有性繁殖所获得的子代带有外源基因，表明外源基因能通过性细胞传给子代，并仍具促生长效应。

3.孙效文等（1995）用显微注射方法，把牛、羊生长激素基因注入黑龙江野鲤、荷包红鲤抗寒品系和德国镜鲤等受精卵，孵化后得到143尾转基因鱼。他们的研究确立外源基因注射到鲤鱼受精卵的最佳注射时间为鲤鱼受精卵发育的单细胞后期。他们又进行了全鱼基因克隆，构建了鲤鱼小鼠重金属结合蛋白基因启动子和大麻哈鱼生长激素基因重组的全鱼生长激素基因，在鲤鱼上进行转基因试验，而且他们正在把转基因鲤鱼投入中试。

国内鱼类转基因研究蓬勃发展。除了上述研究外，还有很多鱼类转基因研究的报道（许克圣等，1991；邹钧等，1991；魏彦章等，1992）。他们用人生长激素基因作外源基因进行转基因研究。也有用牛生长激素基因和羊生长激素的（魏彦章等，1990）。还有一些实验室克隆了大麻哈鱼和虹鳟的生长激素基因（扬学成等，1991a、b) ，大鳞大麻哈鱼生长激素基因（宋诗泽等，1992）。除此以外，还克隆了抗冬蛋白基因（费云标等，1992a、b）。综上所述，我国进行转基因鱼研究的单位多，人员广，并取得了很大成绩，对鱼类转基因研究作出了重大贡献。

1.目的基因的获得  

首先从基因文库中得到一个含侧翼调控序列的合适的目的基因。侧翼调控序列包括位于基因编码序列上游的启动子及位于编码序列上游和下游的组织特异性增强子。 

2.基因克隆  

获得的基因序列必须克隆到质粒或噬菌体中，并在合适的菌种中扩增。然后从培养的细菌中提取这种质粒或噬菌体DNA，用合适的限制性内切酶酶切分离出插入载体的外源基因序列。通过电泳分析，确定分离的DNA片段的分子量，以证实所分离的序列是我们所需的基因片段。

3.受体鱼（受精卵）的获得  

在鱼类繁殖季节，选取成熟的雌、雄鱼，注射垂体或激素催产，分别收集精液和卵子，干法受精。受精卵去膜，将裸卵移至Holtfreter 溶液中，选取质好的裸卵移质手术杯中作基因转移。

4。注射基因  

目前有几种将外源基因导入鱼卵的方法：显微注射法、电穿孔法、精子载体法和基因枪法。

（1）必须保留与注射DNA的鱼卵同一批次的鱼卵作为对照，以便比较转基因实验各步骤中的成活率。

鱼卵孵化后，需考虑的问题是，杀死部分幼鱼作为提取DNA的样品用于转基因的检测，还是等幼鱼长大后进行活体采样用于检测。大多数实验室同时采用上述两种方法。

（2）区别完全的转基因鱼与嵌合体转基因鱼  

如果外源基因在受精卵分裂后某阶段才整合入受体基因组中，则肯定那些从整合了外源基因的细胞发育而来的组织才含有外源基因序列。这种仅在部分组织中整合有外源基因的动物称为嵌合体。

    1.  快速育种  

传统的品种选育需经过多代反复选种交配才能育成优良品种。转基因技术有可能在很短时间内超越自然界亿万年生物进化历程，创造自然界原来没有的品种或品系，这是常规育种难以办到的，故此引诱力极强。

    2.  改良养殖性能  

如加快受体的生长、提高饵料利用率及抗逆性等。不少实验表明，转基因鱼生长速度可提高11%-30%，即所谓“超级鱼”。但这些结果多为实验室环境所得，尚待养殖生产环境的检验。有的转基因鱼可提高饵料利用率，有的则表现出耐寒或耐热、耐低盐度或高盐度、耐高浓度重金属、耐污染物以及乃缺氧等，产生乃逆性较强的鱼。

    3. 生产医药生物制品  

通过转基因鱼生产生物活性物质以满足医药需要，生产对外外来物质成阳性的反应器的鱼以满足医疗的需要，研制携带人类胰岛素的转基因鱼以提供胰岛素的研究也开始引起了人们的重视。

以上均是常规育种难以办到的特定性状的定向选育，是渔业科技工作者梦寐以求达到的。 

1. 外源基因在受体鱼中的定点整合   

目前所能导入的基因尚属随机，目的基因和基因定点尚不能预先精确设定，整合率和表达率低。

2. 外源基因在受体鱼中的可控表达  

由于导入的基因属随机，在各受体中整合的量及部位不同，又缺少调控手段，外源基因在受体鱼中的表达也是随机的。产出的转基因鱼畸形众多；特别是在转基因鱼的后代中，各仔鱼具有的外源基因拷贝数不一样，发生分离，优良性状不能稳定。

3．转基因鱼的培育与繁殖  

搞出几条转基因鱼已非难事，但转基因鱼的正常生长、成熟及繁殖，所转移的基因在后代中有效地遗传及建立起有效的繁育群体等，是今后应着重解决的切实问题。

4．转基因鱼应用的安全问题  

转基因鱼释放的安全问题已受到各国政府和人民的广泛关注。证实转基因鱼应用的安全性，是转基因鱼商品化的前提。