西藏农牧学院：《动物遗传学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第八章 动物遗传操作

第八章动物遗传操作 ·第一节概述 ·第二节细胞遗传操作 第三节动物克隆 第四节转基因动物

1 第八章动物遗传操作 ⚫ 第一节概述 ⚫ 第二节细胞遗传操作 ⚫ 第三节动物克隆 ⚫ 第四节转基因动物

第一节概述 一、动物遗传操作的定义与意义 动物遗传操作是在分子和细胞水平上对动物的遗传结 构进行定向修面和重组的技术总称，包括个体、细胞 和分子水平上的遗传重组与修饰。 二、动物遗传操作的技术途径 动物遗传操作主要体现在两个方面的内容：一是将分 散在不同个体或不同种群的现有优良基因集合起来 培育成新的优良品种或品系；二是对控制某些重要经 济性状的基因或基因座进行定向修饰，获得全新的动 物育种新材料

2 第一节概述 ⚫ 一、动物遗传操作的定义与意义 ⚫ 动物遗传操作是在分子和细胞水平上对动物的遗传结 构进行定向修面和重组的技术总称，包括个体、细胞 和分子水平上的遗传重组与修饰。 ⚫ 二、动物遗传操作的技术途径 ⚫ 动物遗传操作主要体现在两个方面的内容：一是将分 散在不同个体或不同种群的现有优良基因集合起来， 培育成新的优良品种或品系；二是对控制某些重要经 济性状的基因或基因座进行定向修饰，获得全新的动 物育种新材料

(一)人工授精 杂交是在动物个体水平上集成不同种群优良基 因的基本策略，而人工授精(artificial insemination)技术则是实现这一策略的有效技 术手段。通过人工授精技术，可克服地域隔离 种群个体大小差异难以交配等问题，且能迅速 增加某一优良基因在种群中的基因频率，因而 已广泛应用于动物的品种改良与新品种培育。 3

3 ⚫ (一)人工授精 ⚫ 杂交是在动物个体水平上集成不同种群优良基 因的基本策略，而人工授精(artificial insemination)技术则是实现这一策略的有效技 术手段。通过人工授精技术，可克服地域隔离、 种群个体大小差异难以交配等问题，且能迅速 增加某一优良基因在种群中的基因频率，因而 已广泛应用于动物的品种改良与新品种培育

(二)胚胎移植 胚胎移植是指将胚胎从一头母畜的子宫内取出，移植 到另一头生理状态相同的同种母畜子官内，使之继续 发育成为新个体的一种技术。人工授精是提高雄性动 物所携带优良基因频率的有效技术手段，胚胎移植则 是迅速增加雌性动物所携带优良基因频率的有效技宋 措施。通过胚胎移植，可利用普通的动物种群繁殖高 生产性能的优良动物种群，加快动物育种的进程。目 前，胚胎移植已在我国得到广泛应用，对提高我国奶 牛群体的产奶性能、推动我国奶业的发展发挥了重要 作用。 4

4 ⚫ (二)胚胎移植 ⚫ 胚胎移植是指将胚胎从一头母畜的子宫内取出，移植 到另一头生理状态相同的同种母畜子宫内，使之继续 发育成为新个体的一种技术。人工授精是提高雄性动 物所携带优良基因频率的有效技术手段，胚胎移植则 是迅速增加雌性动物所携带优良基因频率的有效技术 措施。通过胚胎移植，可利用普通的动物种群繁殖高 生产性能的优良动物种群，加快动物育种的进程。目 前，胚胎移植已在我国得到广泛应用，对提高我国奶 牛群体的产奶性能、推动我国奶业的发展发挥了重要 作用

(三)胚胎嵌合 胚胎嵌合是在胚胎发育的早期阶段，将两枚或 两枚以上不同遗传特性的胚胎卵裂球分离，重 新组合形成一枚具有不同遗传背景的新胚胎 进而产生不同遗传特性组合的新个体。通过胚 胎嵌合，可打破物种间的生殖隔离，将不同物 种的遗传特性聚合在一起，获得新的育种材料。 1984年英国科学家成功培育出山羊与绵羊胚胎 合体动物 一绵山羊，其表型为山羊头绵羊 身

5 ⚫ (三)胚胎嵌合 ⚫ 胚胎嵌合是在胚胎发育的早期阶段，将两枚或 两枚以上不同遗传特性的胚胎卵裂球分离，重 新组合形成一枚具有不同遗传背景的新胚胎， 进而产生不同遗传特性组合的新个体。通过胚 胎嵌合，可打破物种间的生殖隔离，将不同物 种的遗传特性聚合在一起，获得新的育种材料。 1984年英国科学家成功培育出山羊与绵羊胚胎 嵌合体动物——绵山羊，其表型为山羊头绵羊 身

四)细胞核移植 细胞核移植(nucleartransfer)是指将一个供体细胞的细 胞核移植到一枚去核的受体卵母细胞内，使之重构形 成胚胎，进而发育成为动物个体的一种技术。通过细 胞核移植，可实现动物细胞核质的杂交，使动物能够 通过无性繁殖的方式产生后代，进而使得高产动物的 优良性状得以稳定遗传，快速扩繁高产的动物群体。 此外，通过细胞核移植结合基因打靶技术，可实现动 物的定向遗传修饰和改良，获得满足人们特定需求的 动物育种新材料。因此，细胞核移植技术已成为当今 动物遗传操作最为有效的技术途径之一 6

6 ⚫ (四)细胞核移植 ⚫ 细胞核移植(nucleartransfer)是指将一个供体细胞的细 胞核移植到一枚去核的受体卵母细胞内，使之重构形 成胚胎，进而发育成为动物个体的一种技术。通过细 胞核移植，可实现动物细胞核质的杂交，使动物能够 通过无性繁殖的方式产生后代，进而使得高产动物的 优良性状得以稳定遗传，快速扩繁高产的动物群体。 此外，通过细胞核移植结合基因打靶技术，可实现动 物的定向遗传修饰和改良，获得满足人们特定需求的 动物育种新材料。因此，细胞核移植技术已成为当今 动物遗传操作最为有效的技术途径之一

(五)转基因技术 转基因技术(genetransfer)是指在分子水平上对动物的 基因组进行遗传修饰，通过向动物基因组中导人新的 基因，或者对动物基因组中的特定基因进行修饰，进 而获得具有特定遗传性状的动物育种新材料。转基因 技术可打破不同生物物种间的生殖间隔，将外源基因 直接导人动物个体中，是动物遗传操作最为快捷的技 术途径。转基因技术根据外源基因导人的途径可分为 原核显微注射法、精子载体介导法、逆转录病毒感染 法和转基因克隆（细胞核移植）技术等。目前应用较为「 泛的是显微注射法和转基因克隆技术，特别是转基因 克隆技术逐渐成为当前转基因技术的主流方向

7 ⚫ (五)转基因技术 ⚫ 转基因技术(genetransfer)是指在分子水平上对动物的 基因组进行遗传修饰，通过向动物基因组中导人新的 基因，或者对动物基因组中的特定基因进行修饰，进 而获得具有特定遗传性状的动物育种新材料。转基因 技术可打破不同生物物种间的生殖间隔，将外源基因 直接导人动物个体中，是动物遗传操作最为快捷的技 术途径。转基因技术根据外源基因导人的途径可分为 原核显微注射法、精子载体介导法、逆转录病毒感染 法和转基因克隆(细胞核移植)技术等。目前应用较为广 泛的是显微注射法和转基因克隆技术，特别是转基因 克隆技术逐渐成为当前转基因技术的主流方向

第二节细胞遗传操作 一、 细胞的建系培养 细胞培养是将动物组织或细胞从机体取出后分散成单 个细胞，模拟体内生.长环境，使其在体外继续生长 与增殖的技术。体外培养的动物细胞可分为原代细胞 和传代细胞。 取自动物体并置于体外生长的细胞在传代之前称为原 代细胞。当细胞生长到一定密度后需要稀释到新的培 养血中继续培养，这一过程称为传代。细胞传代生长 以后可简称为细胞系，一般动物体细胞系在体外环境 下只能维持一定的时间期限的传代扩增培养，称为有 限细胞系 8

8 第二节细胞遗传操作 ⚫ 一、细胞的建系培养 ⚫ 细胞培养是将动物组织或细胞从机体取出后分散成单 个细胞，模拟体内生．长环境，使其在体外继续生长 与增殖的技术。体外培养的动物细胞可分为原代细胞 和传代细胞。 ⚫ 取自动物体并置于体外生长的细胞在传代之前称为原 代细胞。当细胞生长到一定密度后需要稀释到新的培 养皿中继续培养，这一过程称为传代。细胞传代生长 以后可简称为细胞系，一般动物体细胞系在体外环境 下只能维持一定的时间期限的传代扩增培养，称为有 限细胞系

(一)体细胞建系培养 1、 取材 2于d2■an,eY ,若取材不 ,会直接影响细胞的体外培养效果。 成 野材要注意组织的鲜和保鲜新鲜细织易于培弄 取材后应层嘉裤46内制作成到胞悬液，若不 鞍关 应将浸泡于培养液的效。 组 应在清篨表面液、脂肪和结缔组织后 , 剪 成办块专培养液内4热时间不能超过24 凝 聚程应件无菌茶件下进行对所取材料考 能， 应蒋 所取组织用含高浓度抗菌素(4 单位7mL)的培养液处理，再用PBS缓冲液清洗2-3次

9 ⚫ (一)体细胞建系培养 ⚫ 1、取材 ⚫ 取材是动物原代细胞培养成功的关键步骤，若取材不 当，会直接影响细胞的体外培养效果。 ⚫ 取材要注意组织的新鲜和保鲜，新鲜组织易于培养成 功，取材后应尽量在4-6 h内制作成细胞悬液，若不能 即时培养，应将组织浸泡于培养液内4℃存放。若组织 块较大，应在清除表面血液、脂肪和结缔组织后，剪 切成小块于培养液内4℃存放，但时间不能超过24 h。 整个取材过程应在无菌条件下进行，对所取材料若疑 有污染的可能，应将所取组织用含高浓度抗菌素(400 单位／mL)的培养液处理，再用PBS缓冲液清洗2-3次

。2,原代培养 将动物特定组织从机体中取出，经各种酶（常用胰蛋白 酶)、整合剂（常用EDTA)或机械方法处理，分散成单 细胞或小的组织块，置于合适的培养基和培养环境中 使细胞得以生存生长和增殖，这一过程称原代培养。 (1)消化培养法 (2)组织块培养法 3.传代培养 。4.细胞系的维持 10

10 ⚫ 2，原代培养 ⚫ 将动物特定组织从机体中取出，经各种酶(常用胰蛋白 酶)、整合剂(常用EDTA)或机械方 法处理，分散成单 细胞或小的组织块，置于合适的培养基和培养环境中， 使细胞得以生存生长和增殖，这一过程称原代培养。 ⚫ (1)消化培养法 ⚫ (2)组织块培养法 ⚫ 3．传代培养 ⚫ 4．细胞系的维持