1　转基因技术

1.1　显微注射法　在众多转基因技术中，显微注射法因其出现早，研究深入，被推荐为一种最经典有效的方法。显微注射法的基本原理是将外源基因直接用显微注射器注入受精卵(雄原核)内，利用受精卵分裂繁殖中DNA的复制过程，将外源基因整合到DNA中进行表达。显微注射法的优点是导入外源基因的效率较高，常能获得良好的表达，操作简单，易于掌握，注射的基因不受片段大小限制，无需载体。此法不足之处为外源基因绝大部分是头尾相连，拷贝数不等地随机整合到受体染色体上，因而其表达水平在转基因个体间常不稳定。另外，显微注射法不能将外源基因导入发育较晚阶段的胚胎细胞；显微注射法所针对的是受精卵，对一些单胎动物或少胎动物，加之低整合率，阳性后代出现的机率很少。
1.2　干细胞介导法　80年代初针对显微注射法存在的弱点，还出现了胚胎干细胞介导法。这一方法是从胚胎分离出胚胎干细胞，通过转录将外源基因导入细胞内，再将其转入到植入前胚胎的胚泡腔，带有外源基因的胚胎干细胞(ES细胞)可嵌入宿主囊胚的内细胞团中参与胚胎发育，将来出生的动物其生殖系统就可能整合上外源基因，通过杂交繁育可得到具有纯合目的基因的个体，即转基因动物。这种方法简单易行，整合率也很高，同时外源基因的表达、整合和稳定能在细胞水平(受精卵)上选择，减少了工作量，工作周期也缩短。但该法产生的转基因动物为嵌合体，给实际应用带来一定困难。
1.3　反转录病毒法　80年代末出现了反转录病毒法，反转录病毒是一类通过DNA进行复制的RNA病毒，感染宿主细胞之后，病毒基因组通过反转录成为DNA，称为前病毒DNA，其中一条前病毒DNA可整合到宿主细胞染色体中，将外源基因通过分子技术连接在病毒RNA上，通过病毒本身的增殖感染，将携带的基因转移给受体细胞，外源基因整合于宿主染色体，而在发育成熟的个体中表达。与显微注射法相比，反转录病毒法的优点是可以在胚胎的各个时期进行整合，而且整合位置特定，不导致宿主基因组的重排；此法操作简便，无需特别的仪器设备。但是反转录病毒感染宿主时，为非同源整合，结构不稳定，调控区内会发生相互作用，且携带外源基因片段长度有限，还要求进行细胞复制。所以反转录病毒法要求外源基因和反转录病毒有一定特殊性。不过，反转录病毒法是目前生产转基因鸡效率最高的方法。

2　转基因动物在营养研究上的应用

2.1　对动物生长和胴体组成的调控　生长是一个复杂的过程，它受到各种激素、主动因子、辅助因子之间相互作用的影响，也受到营养条件和环境因素的影响，其中由基因编码的蛋白激素显得特别重要，如生长激素(GH)、胰岛素样促生长因子—I(IGF—I)等。目前在控制循环肽激素和生长因子基因方面，GH的研究最广泛也最深入。GH是猪垂体前叶分泌的长为190或191个氨基酸的单肽链激素，它能加速蛋白质合成并调节糖类和脂类的代谢。GH在动物生产中目前大多是注射使用，也有一定效果，但程序复杂繁琐。解决思路之一是采用转基因技术。通常情况下，循环中的GH水平主要受下丘脑调控，先用异源启动/增强子在体外重组构建成融合基因，以其避开下丘脑的调控。通过内源途径新的启动/增强子使外源生长激素体内特异性可调控地表达，通过增加合成GH的量来达到促进生长，降低料肉比的目的。陈永福等(1988)培育的转MT/PGH(山羊金属硫蛋白启动子/猪生长激素基因)猪，获得比对照组生长快20%～50%的原代转基因猪；1991年又试验得出转OMT/PGH(绵羊金属硫蛋白启动子/猪生长激素基因)猪，其生长高峰期日增重达1000g，料肉比为2.5∶1，瘦肉率提高约15%。魏庆信等(1995)采用陈永福构建的OMT/PGH融合基因导入湖北白猪获得转OMT/PGH猪，生长试验结果为：在粗蛋白质18%、赖氨酸0.9%、脉冲式添加锌1600mg/kg条件下，原代转基因猪GO比同窝对照组日增重提高11.8%，G1(G0×G0或G0×非转基因猪)代比对照提高日增重14.2%，饲料转化率提高10%，瘦肉率提高2个百分点。陈清轩等(1997)采用质粒PUC19构建以羊MT—la基因的启动子作启动子的表达载体pSMTpGH，用显微注射得到转基因猪、金鱼和小鼠。在饲养条件完全相同的前提下，在用ZnCl2诱导之后(MT启动子在锌离子诱导下才开始其后面基因的表达)，30日龄转基因小鼠增长速度提高50%，1岁转基因金鱼增长速度提高11.8%，转基因猪生长速度提高14.8%，饲料转化率提高10%，瘦肉率提高2%。与上面的结果相反，有些试验中，有些转生长激素基因动物并不表现出促生长的效应。然而转基因猪最明显的变化是脂肪减少，其背膘厚度从18～20mm减少至7～8mm。生长激素除了提高生长速度外，同时也改善胴体品质，提高蛋白质含量，降低脂肪含量。另外，Hubbard等(1994)报道，在小鼠中转入表达一个或多个小鼠的cDNA(互补DNA)肝脂肪酶基因，是减少脂肪贮存的可行的办法。Weighart等(1990)试验表明可通过转基因技术提高瘦肉率，改善胴体品质。
2.2　体内生化途径的改善　营养学研究表明，营养物质中有些是生长发育和维持所必需的，且必须由外界供给满足，例如赖氨酸。转基因技术的出现是否可以让动物自身合成赖氨酸，这也就是改变动物的代谢途径。Wand等(1986)提出，这种方法有两个方向，一是重建某些丢失的代谢途径；二是导入目前在动物体内尚未发现的代谢途径。
　　Bawden博士的研究小组在1995年报道了成功地在转基因小鼠和绵羊中表达了细胞半胱氨酸生物合成基因，以此尝试改良羊毛的生长。半胱氨酸是羊毛合成的限制性氨基酸。Rogers等在1990年就研究了外源氨基酸乙酰转移酶和O—乙酰氨基酸硫化氢解酶基因对提高胱氨酸转化率的作用机制。由于半胱氨酸在羊瘤胃中降解，饲料中加入半胱氨酸时并不能提高它在羊血清中的水平。如果能得到一种能自身合成半胱氨酸的转基因羊，将会大大提高羊毛产量。为此，可将大肠杆菌中编码胱氨酸转乙酰和O—乙酰氨基酸硫化氢解酶基因和适合的调控元件重组后导入羊体内，并在其中表达。这一转基因羊的胃上皮细胞就利用胃中的硫化氢合成半胱氨酸。Wand等(1990-1991)将这些基因与金属硫蛋白基因(MT)启动子联接，并在3’端装上GH基因的序列，用这种构件得到了转基因小鼠。
　　与半胱氨酸合成途径的成功转入相类似，Rees等(1990)提出了这样一个设想，即把苏氨酸和赖氨酸在微生物中生物合成的途径导入哺乳动物，使哺乳动物自己就能合成赖氨酸和苏氨酸等必需氨基酸。通过分子生物学途径可大大降低畜禽日粮中必需氨基酸的含量。现在的微生物研究已经明白了大肠杆菌合成苏氨酸和赖氨酸途径中的酶的基因编码，运用基因转移技术也证明了在细胞中施行这些途径是可能的。Ali等(1995)报道了在小鼠中导入内源葡聚糖酶E’基因的成功。该基因编码热纤梭菌的内源葡聚糖酶，在这个转基因模型中，糖基磷脂酰基肌醇调节信号可指导该酶在小肠内进行分泌。尽管其分泌的量很小，但提出了动物利用纤维素的新思路。
2.3　动物产品成分的改变和质量控制　转基因动物的出现使得动物产品成分的改变和质量控制有了更广阔的前景。选择乳腺作为特异性重组蛋白的器官，能方便地收集产品而不损害动物个体。导入适当的外源基因以改变奶的成分，把产奶动物作为一个“生物反应器”是目前一个重要课题。目前已经构建了乳清蛋白基因、羊β-乳球蛋白基因、牛asl酪蛋白基因以及β-酪蛋白基因等。Buhler等于1990年用家兔β酪蛋白基因作启动子，以人白细胞介素2基因作目的基因，制备出可在乳汁中分泌人白细胞介素2的转基因兔(白细胞介素2是一种临床中治疗肿瘤的药物)。1985年爱丁堡动物生理和遗传研究所最先研究成功在母羊乳汁中表达人凝血因子IX基因。张克忠等(1997)也报道了中国在构建人凝血因子IX基因乳腺组织特异性表达载体的构建及其中奶山羊乳腺中的分泌性表达的成功。利用这一技术从乳汁中分离生产的人凝血因子IX蛋白可用于解除血友病患者的痛苦。张靖溥等(1997)报道了利用牛α-S1-酪蛋白基因及其表达构件在山羊乳汁中表达乙肝病毒表面抗原。这些成果都预示着我国的乳腺生物反应研究取得了可喜的进步。
2.4　研究营养物质作用机理　近年来在利用转基因动物进行营养物质作用机理的研究方面，Catherine和Robert(1997)综述了利用转基因动物进行脂肪代谢过程中关键酶作用机理的研究。通过一系列试验，表明NPY是能量平衡中介的重要物质。Wolf(1995)综述几个敲出(knockout)TTR基因的小鼠中视黄醇的转运和代谢的试验，缺乏TTR的转基因小鼠其血浆中视黄醇和RBP很低，而尿中RBP没有明显的下降，说明视黄醇和RBP在血浆中很低不是因为增加了在肾中的损失，而是减少了从肝中的分泌。同时，检测到缺乏TTR的转基因小鼠肝中RBP和视黄醇复合物水平高于正常小鼠。这些结果表明，TTR在肝中的合成有利于RBP和视黄醇分泌到血浆中，即TTR在肝中分泌以后，再与RBP和视黄醇复合物结合成三元复合物，有利于RBP和视黄醇复合物转运到血浆中去。

3　基因表达的代谢调控

　　营养成分对基因转录也有调控作用。通过对转基因动物代谢过程中的关键酶作用机理的认识，探讨通过饲粮控制动物营养状态的研究，越来越引起人们的兴趣。磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)是肝和肾中糖原异生作用的关键酶。该酶的基因结构已基本清楚，它的启动子上基因转录起始位点上游500bp内含有许多调控单元，可与代谢信号相呼应。这些单元以一种复杂的反应方式与组织特异性转录子相结合，协同对磷酸烯醇羧激酶基因的表达进行调控。这些调控作用已经在培养细胞的转基因鼠中得到证实。PEPCK在动物组织中的浓度可受到日粮成分的调节。当进食含有大量糖类的饲粮时，肝中PEPCK水平大幅度下降。如果禁食或给予高蛋白低糖的饲粮，则可使其水平得以控制。当以PEPCK启动子与一个目的基因相连接构成表达构件时，导入鼠中即形成转基因鼠，例如PEPCK/bGH(牛生长激素)。这种转基因鼠喂以高糖日粮时，血清中bGH水平下降，仅为喂饲低糖饲料的5%。相反，当日粮中含较多的蛋白质而缺乏糖类时，bGH在血清中的浓度可提高30倍。
　　基因表达调控，目前集中于金属硫蛋白(MT)启动子。Pursel(1992)