1基因工程技术

1.1生物技术类型

生物技术目前被用于细胞生物学，分子生物学等多个方面，可用于生命系统研究、设计、改造，甚至创造新生命，或运用工程学和生物体系实现产品生产和服务提供的新型技术。根据研究方法和研究对象，可将现代生物技术分为发酵基因，蛋白质酶以及细胞工程等，结合实际应用领域，可将生物技术分为环境，生物技术，食品生物技术，植物、动物生物技术等。从整体上来看，现代生物技术作为一种新兴技术与其他技术有必然联系，但也存在明显区别，其中基于DNA重组技术为基础的基因工程技术是目前现代生物技术的核心，对于其他技术整体发展来说具有十分重要的意义，能够影响其他生物领域。生物技术是21世纪的高新技术核心，未来生物技术也将成为支柱产业，随科学技术发展，各国家将生物基础作为强化国家经济实力的重要技术，并投入大量人力、资金。

1.2基因工程

基因工程是指通过DNA重组技术实现产品生产改造的关键技术，能将人工合成基因或外源基因与载体DNA重组，并将该重组的DNA转入到宿主细胞中，获得转基因生物或相应产品。在现代生物技术中基因工程技术是基础技术，其他技术在发展过程中需基于生物基因工程技术。在整个生物产业中基因工程是上游技术，其特点是以核酸作为操作对象，在不同体系中进行目标表达，获得不同产物。基因工程具备多个表达体系，包括真核、原核、植物、动物个体等，不同表达体系应用不同。原核生物具有简单的表达体系，其表达效率高，应用范围广，然而大多数表达产物不具有生物活性。个体重组蛋白具有良好生物活性，但该体系表达水平较低且制作成本高，因此针对不同生产目标可以选择合适的表达体系，比如生产良好生物活性医药蛋白以动物乳腺为表达体系，比如动物生物反应器。为获得安全实用的畜禽基因工程疫苗，应采用原核微生物进行表达，要想生产动物饲料酶制剂，应选择酵母表达体系。

2在畜牧兽医中基因工程技术的具体应用

通过对不同体系进行合理选择，可将基因工程技术广泛用于畜牧兽医领域，通过转基因技术来研发动物乳腺生物反应器，以使企业生产具有良好市场发展前景的医药蛋白，并实现畜牧品种选育，提升动物生产性能。在开发基因工程疫苗以及研发相应生物产品技术时，可借助原核表达体系，该技术涉及预防兽医学，动物遗传育种等不同学科。

2.1动物生物反应器

基因工程技术在畜牧兽医领域中主要是利用动物生物反应器来研发生物医药蛋白，该动物生物反应器应用较广，目前多个国家在这一方面投入大量的人力、物力，比如组织纤溶酶原，激活剂等生物反应器，可用于表达医药蛋白等。国内多次进行人乳铁蛋白产品的研发，通过转基因动物能够获得浓度高达10g/L，相比现有商业标准来说，人乳铁蛋白表达水平明显较高。

2.2基因工程育种

研究表明在畜牧业发展过程中畜禽良种培育和快速扩繁是其重要环节，传统畜禽培育中需通过动物表达来获取关键的遗传标记信号，进而实现新品种选育，在遗传标记选择中其流程相对复杂，并且畜禽生长周期长，易导致培育过程花费时间长，成本大，随工程基因组学研究，其对畜禽经济性状、分子机理进行深入探究，使研究学者能够通过转基因技术综合基因组学，从分子细胞水平进行遗传性状的修改，以缩短世代间隔，更好的提升动物育种进程。

2.3基因工程疫苗

在生产基因工程疫苗时可借助基因工程技术，以应对国内外面临的重大动物疾病，比如禽流感，一般是人畜共患病，不仅影响地方畜牧业发展，同时还会从一定程度上制约人身安全。为能够有效防止动物疫病在全球范围内传播，需提升动物免疫效果，以减少动物发病的机会，现有动物疫苗采用的是弱毒苗或灭活苗，其安全性不乐观，采用基因工程疫苗能够补充这一缺陷，该疫苗具有良好的安全性，成本低，免疫效果佳，使用快捷等。

2.4饲料用酶制剂在动物营养和饲料加工中，也可以用基因工程技术，比如利用酵母细胞表达系统。酶制剂是从微生物，动物，植物等体内提取且具备一定酶活性的生物活性物质，其是与少量载体混合制备成粉剂。一般蛋白酶，乳糖酶，果胶酶，纤维素酶等可作为基因工程技术的酶源。饲用酶制剂能够通过基因工程技术消除饲料中重要的抗营养因子以及有害物质，帮助植物细胞壁破坏促进养分吸收，以更好的促进畜禽动物生长，减少养殖业的废气废物排放。

2.5其他基因工程产品

除上述之外，基因工程技术还可用于畜禽生长激素释放因子等不同，蛋白的生产以更好调控畜禽动物的生长发育情况。通过研发瘤胃微生物以进一步提升饲料转化率，为更好的分析动物活动规律，可制作基因缺失动物模型。总之，基因工程技术可广泛用于畜牧兽医领域，以改善畜禽生产性能，扩大蛋白质饲料的来源，提升饲料营养成分和利用率，更好的解决地方资料不足的问题，促进畜牧业发展，这对于有效控制和预防动物疾病，传播改善外界环境具有重要意义。

3基因敲除

上世纪80年代研究所提出基因敲除技术，该技术是一种新型分子生物学技术，是通过同源重组，能够将外源基因定点整合到靶细胞基因组中的某一确定位点，进而实现定点修饰、改造染色体基因的目的，可在细胞或动物个体水平进行基因功能的观察。同时，目前研究学者提出的胚胎干细胞分离和体外培养，这些技术也能够为基因敲除奠定重要基础。

3.1基因敲除的步骤

（1）构建基因敲除载体；（2）将经销处载体导入胚胎干细胞；（3）筛选阳性胚胎干细胞，构建重组胚胎，将重组胚胎倒入假孕母体中，使其直接发育为个体；（4）将基因敲除动物进行交配，获得纯合体进行敲除动物。基因敲除是一种基因组学编辑技术，可用于医学研究生物领域中，之后可逐渐用于畜牧兽医领域。近年来常使用的基因敲除包括锌指核酶技术，RNA干扰技术，转录激活子效应子技术等，相比同源重组来说能够显著提升打靶效率，为后续节约筛选时间，由细菌到哺乳动物均具有较高基因编辑活性。

3.2基因敲除技术

当前在畜牧兽医领域中广泛利用基因敲除技术，包括构建动物模型，进行药理学研究，免疫学分析，动物疾病治疗预防，病原微生物致病机理研究，转基因动物研究等。具体来看，

（1）构建动物模型。上世纪80年代全球完成首例小鼠基因打靶实验，当前基因敲除在动物模型构建方面获得快速发展，并广泛用于人、小鼠、鸡、牛、羊等物种中。比如由Hu等人提出将小鼠卡巴B蛋白抑制因子激酶1基因敲除，用于基因功能分析，通过研究发现，IKK1+/-个体表型相对正常，但IKK1-/-个体存在四肢突出，头低于正常值的小鼠。基因敲除技术用于动模型研究方面，目前主要研究方向为小鼠胚胎干细胞基因打靶，基于此，所构建的动模型是与人类遗传病具有一定联系。比如由Incerti进行小组OAI基因敲除，通过眼科研究发现小鼠眼球底部黑色素不足，是与人临床表现类似的，可用于眼白化病一型发病机制的研究。

（2）药理学研究，利用小鼠模型能够给动物疾病研究提供重要基础，基因敲除技术可用于揭示疾病机理，寻找临床治疗靶点。由ZAhang等人利用CRISP/Cas基因敲除技术，发现新型抑制弓形虫生长药物靶点。金属硫蛋白是细胞内含半胱氨酸巯基小分子蛋白，由Vasak等人通过基因敲除技术敲除小鼠中金属硫蛋白基因，通过研究发现，经过基因敲除的小鼠相比对照来说，对多环酚烃化物二甲苯胺皮肤癌毒性较为敏感。阿片类受体是以阿片物质作为直接受体，在镇痛中阿片类药物能够起到良好的效果，其受体包括K、u等。

（3）免疫学研究，在机体执行免疫应答和免疫功能中免疫系统作为重要系统，是有效预防病原体入侵，保障内环境稳定的重要生理系统，很多免疫系统疾病可从基因水平进行分析。比如Totey等人敲除小鼠TCR基因，通过实验研究表明小鼠胸腺结构发育不完全，显著增加脾β细胞，在敲除免疫球蛋白u链之后，研究结果表明β细胞在发育过程中受阻。

（4）动物疾病预防及治疗，基因敲除技术也可用于动物疾病的预防和治疗，比如由Xia等人利用人工设计微RNA从细胞水平进行PRRSV复制抑制，由Guo利用miRNA-181在细胞中抑制PRRSV复制，同时利用miRNA-181相似物，可缓解患病个体临床症状。朊病毒是导致疯牛病的重要致病因子，Bueler等人敲除小鼠中阮病毒基因后，结果发现小鼠不会感染阮病毒，同时无其他副作用。Sutou等人对牛阮病毒基因进行小分子干扰敲除后，结果发现19号、21NT的siRNA具有较高抑制率。当前在动脉粥样硬化研究中应用较多的基因工程，动物是载脂蛋白E基因敲除小鼠，研究学者利用这种动物模型敲除小鼠大量持续注射内抑素全组蛋白，通过实验发现，内抑素全组蛋白能够抑制载脂蛋白1基因敲除小鼠中动脉粥样硬化斑块发展。

（5）转基因动物研究。转基因动物主要是指将外源基因通过转让方式导入动物受体中，进而形成在动物体内稳定表达的外源基因动物。将人源基因转移至动物体内，直接形成转基因动物，进而能够为人类生产低成本的生物制品。比如人血清白蛋白，可用于创伤、烧伤人群治疗。由Jabed等人通过采用转基因技术，能够在小鼠体内转入羊的β乳球蛋白基因，进而构建小鼠模型，利用人工合成miRNA干扰羊的β乳球蛋白基因，通过研究发现，实验组可生产并表达串联miRNA的转基因牛乳，但在转基因植物中未检测到羊的β乳球蛋白。

4基因工程发展前景

在传统畜牧兽医行业中，通过借助基因工程技术其可实现多种产品技术的研发，包括饲料酶制剂或转基因食品等。通过技术角度出发，这些基因工程技术研发产品具有良好市场发展前景，但消费者的观念也会从一定程度上影响市场发展前景。（1）转基因食品由于受传统伦理观念的影响以及目前一些研究学者提出反对转基因的问题，基于市场竞争激烈的前提下，我国在综合保护本国传统产业角度出发，针对转基因产品销售问题提出相对严格的措施。对此，应正确认识基因工程技术，其作为一种新型生物技术，在制定转基因生物政策法规时要求提高理性，比如农业部发放农业转基因生物安全证书，更好的促进地方农业技术以及产业实现可持续性发展，同时也能够有效规范转基因农产品的进出口秩序，（2）针对基因工程技术及产品，一些消费者存在误区，因此制定政策措施会误导消费者，甚至使其对转基因产品产生抵抗，错误的认为转基因食品不可食用，无法认可和接受这种转基因食品。随科学技术发展，人们不断了解和改进经营工程技术，也认识到在多个领域中将会严格检验基因工程技术及产品，其能够为解决人口增加引发的食品短缺问题提供帮助，因此需要在市场上广泛为消费者普及生物学常识，以消除消费者的传统错误认知，尤其是关于基因工程的理论知识。针对基因工程产品，包括基因工程疫苗，酶制剂，医药蛋白等未涉及食品安全问题，对这种基因工程产品市场较为乐观，消费者应于接受。当前部分基因工程疫苗，酶制剂获得广泛推广应用，以形成较大规模产业链，能够更好的促进地方畜牧兽医领域发展。5小结动物基因工程技术作为现代生物技术的核心，其在促进地方畜牧兽医领域发展中发挥重要作用。利用基因工程技术，可实现动物分子育种，基因工程疫苗，饲料抑制剂等研发。此外，在生物工程技术中，基因敲除技术作为其基础技术，能够从分子水平上进行实验设计，进而推测基因学功能，该技术也可用于畜牧兽医领域，包括动物模型构建，药理学研究，免疫学分析，动物疾病预防及治疗，转基因动物研究等。通过采用动基因工程技术，能够从一定程度上促进地方畜牧兽医领域实现整体技术升级，使其成为高技术含量，低成本高，附加值的现代化都市型畜牧业。

参考文献

[1]许丽霞.生物技术在畜牧兽医领域中的应用[J].畜牧兽医科技信息，2021(02):22.

[2]杨继元，赵志刚，李国平，等.Eg95包虫病基因工程亚单位疫苗免疫效果试验[J].山东畜牧兽医，2020，41(07):5-8.

[3]辛炫英.生物技术在畜牧业中的应用研究[J].兽医导刊，2020(16):1.

作者:曲丽静 贾海洋 单位:荣成市石岛管理区王连畜牧兽医站 荣成市石岛管理区东山畜牧兽医站