Тема 10. Генетическая инженерия

В настоящее время для ускорения селекции и воспроизвод­ства высокопродуктивных животных и целых популяций интен­сивно используется биотехнология. Достижения генетики и молекулярной биологии стали фун­даментом для перспективного использования таких новых на­правлений в биотехнологии, как генная инженерия и получе­ние трансгенных и партеногенетических животных, создание генетических мозаиков (химер) у сельскохозяйственных жи­вотных, регулирование соотношения полов, наряду с оценкой и отбором ранних эмбрионов по желаемому полу, а также ме­тод трансплантации эмбрионов как основа воспроизводства высокопродуктивных генотипов. Выясните теоретические поло­жения и практическое значение каждого из указанных на­правлений современной биотехнологии.

Обратите внимание на то, что целью применения генной инженерии в селекции является получение трансгенных жи­вотных с новыми хозяйственно-полезными признаками — более эффективным усвоением кормов, быстрым ростом, устойчи­востью к заболеваниям. Путем прямой инъекции чужеродной ДНК в яйцеклетки и эмбрионы получены трансгенные линии овец, выделяющих в молоко фактор IX, влияющий на сверты­ваемость, человеческой крови, трансгенные свиньи несущие бычий или человеческий ген гормона роста; трансгенные коро­вы, выделяющие человеческий бета-интерферон в молоко.

При изучении возможности создания партеногенетических животных отметьте тот факт, что метод дает возможность получать полностью гомозиготных потомков (мейотический партеногенез) или генетические копии матери (амейотический партеногенез), то есть затем создавать генетические линии и популяции идентичных животных нужных генотипов для эф­фективного производства продукции. У тутового шелкопряда уже созданы партеногенетические линии и породы, тогда как у млекопитающих (овцы, крупный рогатый скот) метод пока еще только разрабатывается экспериментально путем культи­вирования ооцитов.

Возможность создания особей, сочетающих в одном гено­типе важные продуктивные особенности, но сами по себе ан­тагонистические и несовместимые, как, например, молочная и мясная продуктивность у крупного рогатого скота решается посредством создания химерных животных. Химеры, или ге­нетические мозаики, получают объединением двух или более генетически различных зародышей на стадии бластомеров. Уже получены межпородные химеры овец (рамбулье и фин­ский ландрас), межвидовые химеры овцекозы, межпородные химерные телята (породы швицкая и голштино-фризская, чер­но-пестрая и красная).

Изучите вклад биотехнологии в проблему регулирования соотношения полов. Здесь отмечается 2 пути ее решения: во-первых, саморегулирование соотношения женских и муж­ских особей путем разделения Х- и Y-спермиев, и, во-вторых, путем оценки и отбора ранних эмбрионов по желаемому полу. Такой отбор будет способствовать ускорению генетического прогресса популяций.

Особое внимание уделите изучению метода транспланта­ции эмбрионов, играющего основную роль в биотехнологии воспроизводства высокопродуктивных животных. На практике доказано, что интенсивное использование коров-рекордисток в качестве доноров позволяет ускоренно получать выдающих­ся быков-производителей и в короткие сроки создавать высо­копродуктивные семейства. От одной генетически выдающей­ся коровы-донора за всю жизнь можно потенциально получить 500 телят. Рентабельность трансплантации резко повышается с помощью консервации эмбрионов замораживанием в жид­ком азоте при температуре — 196° С (криоконсервация) с по­следующим их хранением десятки и сотни лет. Для лучшего усвоения метода трансплантации необходимо изучить после­довательность ее проведения, этапы от отбора коров-доноров до пересадки эмбрионов коровам-реципиентам.

Облик современной биотехнологии определяют методы реконструирования наследственных свойств орга­низма — клеточная и генетическая (в том числе генная, геномная и хромосомная) инженерия.

Генетическая инженерия - целенаправленное изменение генотипа органических форм. Задачи генетической инженерии связаны с получением генов путем их синтеза или выделения из одних клеток и последующего пере­носа таких генов и генетических структур или их копий в дру­гие клетки. Таким методом уже созданы культуры бактерий, продуцирующие аминокислоту триптофан, гормоны: соматостатин, инсулин и интерферон и др. Обратите внимание на ферменты - глав­ные инструменты генетической инженерии, векторы - переносчики генетической информации, схему встройки чужеродного гена в фаговый вектор, синтез эукариотического гена в бактериях, искусственный синтез генов, принципиальную схему введения чужеродного гена в организм животных, определение последовательности нуклеотидов ДНК.

Изучите также другие направления биотехнологии и их практическое зна­чение (соматическая гибридизация, пересадка ядер и клеток, трансплантация зигот и эмбрионов и др.).

[1], [2], [3], [4], [6], [7], [12]