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精子载体法介导基因转移是以精子为载体,在受精时将外源目的基因导入卵母细胞,制备转基因动物的简单而高效的方法之一。该方法不仅操作方便,不需要昂贵的仪器设备,而且对操作人员的技术要求也不高。目前研究者主要采用将精子与外源DNA简单共孵育即体外精子载体法进行转基因方法和转基因动物的制备的研究。由于精浆等多种因素的影响以及处理方式的不同,采用该法得到的转基因阳性率不稳定,不同实验室得到的结果差异很大,甚至矛盾。睾丸内注射外源DNA进行基因转移的方法(体内精子载体法)可以有效的避开精浆作用,同时避免了精子由于复杂处理而造成的损伤,对保证精子的受精能力和受精后的胚胎发育有十分重要的作用。山羊是进行乳腺生物反应器的首选动物,但是山羊进行睾丸注射转基因的研究国外还没有报道,更没有建立稳定、有效的睾丸内注射精子载体法介导基因转移的转染体系。该研究可以丰富精子载体法基因转移的内容,对其他动物应用该方法进行转基因研究可以提供有价值的参考。
本实验针对可能影响睾丸内注射精子载体法介导基因转移中的主要因素,探讨不同注射部位、不同DNA注射剂量,注射后不同作用时间对转染后精子阳性率的影响,并且用转染的山羊精子制备转基因胚胎,研究睾丸内注射精子载体法的可行性以及建立优化睾丸内注射技术体系。
本实验将地高辛标记的pEGFP-N1质粒DNA分别进行输精管注射和睾丸组织多点注射,于注射后20、30、40天采集精液,提取精子基因组DNA,PCR和Southern杂交检测基因在精子中的整合,原位杂交方法检查精子转染外源基因的阳性率。然后分别将3、4、5,6ml质粒DNA用睾丸组织多点注射方法处理4头川东白山羊,注射后20、30、40,50天进行精子原位杂交和表达GFP的荧光检测,利用睾丸内注射后40天的4头山羊精液,体外获能后,分别与20枚体外成熟培养的卵母细胞行体外受精,检测胚胎荧光表达。注射后50、60、90,120天检测GFP在左侧长轴中部睾丸组织的表达。结果PCR和Southern杂交检测为阳性,表明外源基因整合到精子基因组上;睾丸内多点注射优于输精管注射;睾丸内多点注射后40天的精液行体外受精实验结果分别有1、3、12、6枚胚胎表达GFP,PCR检测荧光胚胎为阳性胚胎;将5ml浓度为1.0-1.5μg/μl质粒DNA于注射后第40天获得的转染效率最高为81%;GFP在精子及其睾丸组织中得到表达。
结论:1)睾丸组织多点注射是一种有效的山羊精子介导外源基因转移方法,可以成功介导基因进入精子和胚胎,并可在早期胚胎中表达。
2)本研究优化了山羊睾丸内注射基因转移方法。睾丸内多点注射5ml1.0~1.5μg/μl的质粒DNA,注射后40天采集精液,可以获得较高精子转染效率。