吉林大學成功培育出攜帶轉入賴氨酸基因的克隆奶牛

吉林大學農學部奶牛繁育基地近日成功培育出一頭攜帶轉入賴氨酸基因的克隆奶牛。據介紹，這是世界上利用轉基因技術和體細胞核移植技術獲得的賴氨酸轉基因克隆牛，也標志著世界轉基因技術與克隆技術結合的又一次突破。

吉林大學農學部奶牛繁育基地的柵欄里生活著一群健壯的西門塔爾雜交牛，毛色黃白相間，胸部深長，其中一些還是身懷六甲的“準媽媽”。眾多黃白相間的牛群當中，赫然出現(xiàn)了一頭黑白小花牛。仔細一看，這小牛毛色油亮，黑黑的皮毛上長著一朵朵白色的小花，額頭上還有個桃心型的白旋兒，就像一個大型的毛絨玩具。小牛依偎在母牛身邊，躺在綠油油的草叢中悠閑地曬著太陽。這場景讓人不禁發(fā)問，怎么小牛不像媽媽呢？它是轉基因技術得到的克隆奶牛，這頭母牛是代孕媽媽。這只雌性小牛出生于今年七夕節(jié)，取名叫“織女”，轉入了賴氨酸基因，就取了個英文名叫Lys（賴氨酸英文是lysine，音譯“麗絲”）。

可愛的小奶牛是怎么誕生的？賴氨酸轉基因奶牛產的奶與普通牛奶有什么不同？這種奶能讓人喝得放心嗎？多久可以喝上高賴氨酸牛奶？帶著這些疑問，記者采訪了吉林大學校長助理、農學部學部長韓文瑜教授，國家轉基因重大專項“高賴氨酸牛乳轉基因奶牛新品種培育”課題組負責人、吉林大學教授李子義。

—— “織女”小奶牛如何誕生 ——

研究人員前后歷時三年，經過無數(shù)次實驗后，終于2011年七夕之夜迎來了小“織女”的誕生。

“克隆奶牛采用了克隆技術和轉基因技術，”韓文瑜向記者介紹道，“這兩項技術占據著當前生物技術領域的制高點。”克隆奶牛利用轉基因技術賦予奶牛新的基因，使其擁有不同于一般奶牛的機能，即所分泌的乳汁當中含有更多的賴氨酸，“預計賴氨酸水平要比一般牛奶高30%。”

新基因“鑲嵌”＋胚胎克隆

如何應用這兩項技術來完成研究的呢？研究人員對牛奶蛋白基因編碼分析，分解為不同的基因片段，將目標氨基酸——賴氨酸的基因片段分離出來。一只雌性黑白花奶牛胎兒成纖維細胞被作為基因“轉入地點”，利用轉基因技術，使基因“轉入地點”騰出被轉入基因的空間，再將牛奶蛋白中分離出的賴氨酸基因片段“鑲嵌”至胎兒成纖維細胞核中。

隨后，研究人員利用體細胞核移植技術，將“鑲嵌”著賴氨酸基因的胎兒成纖維細胞中的細胞核取出來，移植到已經去掉細胞核的卵細胞中構建克隆胚胎，克隆胚胎經過融合、活化等處理，在體外特殊培養(yǎng)條件下培養(yǎng)6—7天，當克隆胚胎發(fā)育到囊胚階段，通過非手術方法將其移植到西門塔爾雜交牛（黃白花）代孕母牛體內（子宮中）?？寺∨咛ピ诖心概ｓw內經過數(shù)日的細胞分裂、分化和發(fā)育，zui終形成完整的克隆奶牛。

遺傳修飾提高奶品質

克隆奶牛是生物技術領域的一大成果。生物技術，就是以現(xiàn)代生命科學為基礎，采用*科學技術手段，按照預先的設計對生物體或加工生物原料改造，以提供產品來為社會服務的技術。當提到為何進行克隆奶牛的研究時，韓文瑜說：“此類研究定位于‘遺傳修飾克隆動物’，添加有用基因，剔除無用甚至有害基因，來改善人們食用的肉、蛋、奶的品質，提高動物的抗病能力，以及將動物作為貴重藥物的生物反應器。”克隆奶牛就是希望通過提高牛奶中賴氨酸的含量，從而提高牛奶品質，補充賴氨酸攝入量，提高國民身體素質。

李子義說，“織女”的成功培育，得益于吉林大學“遺傳修飾克隆動物培育創(chuàng)新團隊”全體成員共同努力的結果，特別是趙志輝、歐陽紅生、張嘉保等教授，一同參與課題設計，討論研究中遇到的問題并提出解決方案，才使得“織女”順利誕生。內蒙古大學于海泉研究員、吉林省農業(yè)*張國梁研究員，在轉基因克隆胚胎制備及胚胎移植，以及轉基因克隆胚胎移植受體牛的飼養(yǎng)管理等方面做了大量工作。

—— “織女”牛奶有何不同 ——

李子義說，牛奶蛋白是牛奶中本來就存在的物質，將牛奶蛋白中的賴氨酸基因轉入，不但賴氨酸含量高而且是水溶性蛋白，利于人體吸收。谷物是我國人民的傳統(tǒng)主食，但是谷物的賴氨酸含量普遍較低，所以飲食中缺乏賴氨酸的情況是比較常見的。牛奶中蛋白質、碳水化合物、鈣、鐵以及維生素等含量高，但是賴氨酸含量比較低，而這項成果可使牛奶中的賴氨酸含量大幅提高，預計賴氨酸水平要比一般牛奶高30%，使牛奶的成分更加。

放心喝有待生物安全評價

作為轉基因生物新品種培育的一個階段性成果，未來“織女”產的奶可以讓人們放心喝嗎？據課題組專家介紹，課題研究過程中的每個階段對安全性十分關注，主要表現(xiàn)在對奶牛本身沒有任何不良影響、產生的含有轉基因的蛋白對細胞狀態(tài)沒有不良影響。同時，為了對小牛未來產奶能力進行估測，課題組建立了小鼠模型。目前轉賴氨酸基因小鼠已經傳到了第五代，小鼠模型不但證明奶中賴氨酸水平顯著提高，并證明轉賴氨酸鼠奶對小鼠健康無不良影響，而且證明飲轉賴氨酸奶的小鼠哺乳后期體重明顯高于飲非轉基因奶的小鼠，證明該轉基因奶有促進生長發(fā)育的作用。“織女”現(xiàn)在沒到生育和產奶年齡，專家預計，未來兩年“織女”可以產出高賴氨酸牛奶，以便開展進一步生物安全評價研究。

投入市場還需10年左右

李子義說，高賴氨酸牛奶要投入市場，估計還需10年左右的時間。這10年時間要完成兩項工作，一是生物安全評價工作，主要通過實驗動物飼喂賴氨酸牛奶，檢測實驗動物各項生理指標是否出現(xiàn)異常。二是高賴氨酸奶牛的擴繁工作，培育出雄性轉基因公牛，轉基因的公牛和母牛交配得到更多的高賴氨酸轉基因奶牛，獲得轉基因奶牛種群，從更大規(guī)模上去檢測牛奶的安全性。對于高賴氨酸牛奶成本和市場前景，李子義說：“轉基因奶牛的飼養(yǎng)成本與普通奶牛一樣，先期的研發(fā)成本伴隨著轉基因克隆牛群體的擴大會逐漸攤薄，通過與牛奶生產企業(yè)合作，高賴氨酸牛奶是有市場前景的。”

—— 花絮 ——

七夕之夜迎接“織女”出生

8月6日晚7點48分，在吉林大學農學部奶牛繁育基地內，課題組成員守候在待產母牛身邊。為了讓母牛順利生產，飼養(yǎng)員將母牛放在一個單獨的牛圈內。當天晚上請來了一位獸醫(yī)，而且為了防止出現(xiàn)難產等意外情況，工作人員又從吉林大學農學部找來兩位會做剖腹產的老師。

代孕媽媽西門塔爾雜交母牛（黃白花）*次產小牛，初為牛母的它膽子小，一有人靠近它，就會非常害怕。一般牛都是趴在地上生產，可這頭母牛由于緊張始終站著，看到母牛在生產時有些費勁，獸醫(yī)和在場工作人員一起用力將小牛拽了出來。小牛出來后，大牛因為害怕不敢去舔牛犢身上的胎衣，工作人員又想辦法讓大牛聞了小牛身上的氣味，大牛才肯舔。

看到小牛順利降生，工作人員都松了一口氣。在小牛降生后，工作人員馬上拿臍帶做檢測，檢測結果顯示這頭黑白花色的牛犢體內攜帶有轉入的賴氨酸基因。據了解，這頭代孕母牛懷孕共276天，小牛出生時體重31.5公斤。

代孕受體母牛培育成功率只有5%

“織女”的出生是個漫長的過程，其中包含多個技術環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣，每個步驟出錯都會導致實驗的失敗，因此，整個實驗的成功率是無法衡量的。由于克隆動物普遍存在發(fā)育異常流產率高等問題，移植的重構胚流產率比較高，據目前生產情況，zui終轉基因克隆牛的出生率只有5%。

韓文瑜向記者解釋轉基因動物易流產的原因時說，轉基因動物是無性繁殖，外源基因轉入的位置，體細胞核移植時顯微操作對卵細胞的損傷程度，以及牛場的飼養(yǎng)管理條件等，都會對克隆胚胎的發(fā)育造成影響，從而導致流產、發(fā)育畸形等問題。

—— 鏈接 ——

賴氨酸，是構成人體蛋白質的一種必需氨基酸，可以調節(jié)人體代謝平衡，提高鈣的吸收，加速骨骼生長，同時有促進生長發(fā)育、增加食欲、減少疾病和增強體質等作用。人體自身不能合成賴氨酸，必須從食物中攝取。在人類的食物中，谷物的賴氨酸含量普遍較低。按照我國居民的飲食習慣，平時所攝入的食物蛋白質主要來自于谷類。但谷物中所含的賴氨酸較少，且在加工過程中易被破壞，故稱為*限制性氨基酸。

賴氨酸可以調節(jié)人體代謝平衡。賴氨酸為合成肉堿提供結構組分，而肉堿會促使細胞中脂肪酸的合成。往食物中添加少量的賴氨酸，可以刺激*與胃酸的分泌，提高胃液分泌功效，起到增進食欲、促進幼兒生長與發(fā)育的作用。賴氨酸還能提高鈣的吸收及其在體內的積累，加速骨骼生長。如缺乏賴氨酸，會造成胃液分泌不足而出現(xiàn)厭食、營養(yǎng)性貧血，致使中樞神經受阻、發(fā)育不良。