基因工程生产超级鱼

5　基因工程生产超级鱼

基因工程是生物工程的主角，它是20世纪70年代初兴起的一门新技术。基因工程可使人们对昔日神秘莫测的基因，如今能象机器零件那样制造、修配、连接、转移和扩增，最后能大量的表达，以致能大规模地工业化生产该基因所编码的蛋白质。基因工程与常规育种的根本区别在于它突破了“种”的界限，基因工程是分子遗传学的最新理论和技术成果在育种工作中的应用。

世界上首例转基因鱼是由我国学者朱作言先生生产的超级泥鳅，它的生长速度比普通泥鳅快3～4.6倍。到目前为至，转基因鱼已涉及到几十种，转移的基因种类。包括生长激素基因，抗冻基因、抗病基因等。

所谓超级鱼。并非只是指生长速度特别快，它还包括抗病能力特别强，抗寒能力与强等。目前除我国外，许多国家相继开展了这一方面的研究，转基因鱼研究旨在提高鱼的生长性能、抗冻能力和耐低氧水平，也做过色素基因、δ-晶体蛋白基因、荧火虫荧光素酶基因、β-半乳糖苷酶基因、卵黄蛋白原基因、氯霉素乙酰转移酶基因和新霉素抗性基因转移的基础研究，涉及的鱼包括几十种。如果能将荧火虫的发光基因转移到鱼身上，使鱼在夜间能自动发光，这样不仅能引诱虫子以获取食物，同时可以起到观赏工作。

我国在转基因鱼方面的研究工作还是比较早的，童第周和牛满江在20世纪70年代从鲫鱼体内提取并部分纯化的脱氧核糖核酸(DNA)，注射给金鱼受精卵，结果使1/3的金鱼尾鳍由双尾变成了单尾，这些鱼自交的后代仍有38%左右有单尾，而正常双尾金鱼自交后，仅3.8%有单尾，这表明，通过注射鲫鱼的DNA，可使鲫鱼的基因转移到金鱼体内，引起尾鳍改变。他们又从鲤鱼成熟卵提取信使核糖核酸(mDNA)，注射给金鱼受精卵，结果也引起22.3%的个体尾鳍由双尾变成单尾，这表明不仅DNA注射可以引起性状改变，而且mRNA也可以引起后代的性状改变。

鱼类中不经载体，将DNA或mRNA直接注入受精卵内，可以引起遗传性状发生改变，这为基因工程提出了一种新的工艺程序，可以设想，如果将某品种的某一优良经济性状通过基因转移到另一个品种，那么就很有可能育成一个优良的新品种或新类型。

另外，基因转移的研究也取得了突破性进展。朱作言等首先报导了外源基因在鱼类受精卵内转移的研究，追踪了外源基因在鲫鱼胚胎发育过程中的行为，初步证明了外源基因在50日龄受体鱼基因组内的整合作用。后来，他们还证明人生长激素基因有加快受体鱼生长发育的功能。他们用人生长激素基因向泥鳅受精卵注射、转移并表达成功，这种泥鳅试验组在135天时取样称重，平均体重为对照组的1倍左右，个别泥鳅为对照组的3～4.6倍，但后期生长不明显。但因这种鱼含有人的基因，所以人们在心理上对它有一种难以接受的感觉，因此，他们经过长期努力，已构建了全鱼生长激素基因，并在鲤鱼中转移成功，已生产出具有明显生长优势的超级转基因鲤鱼，而且转移的基因为鱼本身的基因，消费者容易接受，目前正在进行有关食用安全检验和环境安全检验，有望在今后若干年内推广应用。

要想进行转基因鱼的研究，首先必须获得你需要的基因，然后通过扩增并转移，转移后还要看这个基因能否表达成功并发挥作用，这是一项较为复杂的工作。在分离所需要基因方面，生长激素基因是人们首先考虑的，它能促进动物生长，提高生产性能。要么将这种生长激素基因转移到细菌中，使细菌生产出生长激素，然后利用生长激素来注射鱼或投喂鱼，使鱼快速生长，这样也可以达到所需要的目的。以前获得生长激素的唯一方法是从动物的垂体中提取，而动物垂体中生长激素的含量非常少，因此，单靠提取的方法不能应用于生产实践。据报导，4 000个猪垂体中仅能提取到约0.5克高纯度的生长激素，此量仅够一头猪注射之用。另外，1 500尾鲑鱼的垂体中也只能分离出70克粗制的生长激素。显然，这样成本太高，而且是根本做不到的。然而利用基因工程的方法生产生长激素则完全有可能应用于生产。如美国报导，他们在实验室能成功地利用细菌高效表达出牛和猪的生长激素，从1升细菌培养液中提取到1.5克生长激素。

在鱼类方面，吉尔等人报道了给小的银大麻哈鱼定期注射用重组DNA方法生产的鸡或牛生长激素，42天后，实验组体重为对照组的两倍，其效果与注射天然的牛生长激素一致，说明某些高等脊椎动物的生长激素有加快生长的作用。与此同时，日本协和发酵工业株式会社东京研究所和北里大学应用基因工程的方法生产鱼类生长激素获得成功。他们从大麻哈鱼垂体的DNA基因群中切取生长激素的基因;导入大肠杆菌的DNA中，利用大肠杆菌的高繁殖力大批量生产大麻哈鱼生长激素，它不仅可促进大麻哈鱼的生长，还可促进鳗鲡、虹蟮、香鱼、黄条、真鲷以及河鲀等的生长。

另据报导，美国约翰斯·霍普金斯大学的研究小组也宣称在细菌上克隆出一种哺乳类生长激素基因，并把多重拷贝显微注射到鱼类受精卵里，并获得了表达。

抗逆基因的分离与转移也是众多研究者所孜孜追求的，如分离抗冻基因。抗病基因等，美国伊利诺斯大学的研究人员最早从南极鳕鱼中分离出起抗冻剂作用的特殊蛋白质。这些蛋白质是由30～40个氨基酸组成的多肽长链，具有防止冰晶格的形成，可使鱼血液的冰点降低1～2℃。加藉华裔学者林源博士能够克隆出相应的基因复合体。他们正打算将这些基因转移到耐寒性较差的鱼体内，如果抗寒基因最终分离与转移成功，势必促进我国的鲮鱼与罗非鱼的养殖。一旦鲮鱼与罗非鱼的耐塞力能提高2～3℃，则鲮鱼养殖地域即可从广东扩至华中广大地区，产量可从目前的2万吨增至4～6万吨，经济效益十分可观;罗非鱼耐寒力增强后，可减免我国大部分地区冬季罗非鱼保种越冬所需的能源，降低成本，缩短越冬期，增加养殖时间，经济效益更加明显。

为了培育个体更大、生长更快以及在普通鳟鱼不能生存的条件下可以生存的鳟鱼，英国南安普教大学用遗传工程技术植入鼠和蛙的基因，结果培育出一个新品种——超鳟鱼。该鱼携带着来自鼠和蛙的三个基因，而且这三个基因已被分离，并通过人工繁殖的方法形成克隆。第一个基因来自鼠，它表现出抗重金属毒性的特征。它能使鳟鱼在其自然种群受酸雨危害而消失的水域中生长繁衍。因为在受酸雨影响的湖泊和河流里，杀死鱼类的并不是酸，而是酸雨所释放的重金属;第二个基因来自蛙，将其植入鳟鱼，组成一种球蛋白，从而提高了这种鱼的呼吸效率。这样可使鳟鱼生活在水温较高的水域中，并且在低溶氧时仍能生存;第三个基因来自鼠，它控制生长激素的产生，可使鱼有效地进行食物转化，结果超鳟鱼比普通鱼长得既快又大，抵抗恶劣环境的能力又强，获得了比普通鳟鱼难以具有的优点，因此，称之为超级鳟鱼，这也只有通过基因工程的方法才能获得。

总之，随着基因克隆技术的不断发展，各种优良性状的基因终将被陆续分离出来，转移这些优良性状的基因，定将为鱼类抗病、抗寒等抗性育种开辟新的途径。