文献类型： 获奖成果

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获奖名称： 科技进步奖

获奖等级： 三等奖

关键词： 基因检测;牛胚胎;鉴定;胚胎;性别鉴定;检测;早期;多胎性;绵羊;多胎;芯片;性别;研制;基因芯片;性状;基因;牛;胚

第一完成单位： 新疆农垦科学院

获奖时间： 2007

摘要： 　　一、项目基本情况 　　项目来源：新疆生产建设兵团博士资金项目；主持单位：新疆农垦科学院；承担单位：新疆农垦科学院新疆兵团绵羊繁育生物技术重点实验室；项目主持人：朱滨；负责人：钟发刚；起止年限：2004年1月～2006年12月。 　　二、项目应用领域和技术原理 　　绵羊的多胎是绵羊业多产、高产的基础，绵羊的多胎性已经引起国际动物遗传育种界的普遍重视，国外对绵羊的多胎性早已进行了广泛的研究。对于绵羊多胎基因突变位点的检测国内外也做了大量的工作，多采用检测单个碱基的差异（或突变）来标示其多态性，应用基因芯片方法检测绵羊可以克服目前检测方法重复劳动多，消耗高，自动化程度低的不足。而且随着芯片技术的发展，其检测速度、特异性和敏感性也不断提高，尤其是第三代遗传标记单核苷酸多态(SNP)的出现，使得可以更方便快捷地应用基因芯片进行大规模突变位点和多态性检测。 　　牛胚胎早期性别鉴定有利于高效、大规模的集约化养牛业的发展，根据生产需要，人为控制奶牛后代的性别比例，达到快速繁殖优良品种、提高优良母畜利用率。 　　随着对功能基因的定位及相关基因的发现和PCR技术的不断完善和发展使哺乳动物性别鉴定更加完善和成熟。然而该方法仍然停留在大量手工操作的水平上，不能解决目前大批量可选择性胚胎的应用问题。该方法完全可以集成于高通量分析的基因芯片上，以实现高速低耗、大规模、高通量的性别选择分析。 　　本项研究旨在利用基因芯片技术检测绵羊多胎和牛早期胚胎的性别等基因，主要包括绵羊多胎功能基因表达谱分析、基因突变及多态性分析、基因组文库作图、基因测序，研制相关的基因芯片产品等内容。基因芯片技术的研究和开发具有无污染，低能耗，适应畜牧业的集约化生产。因此对兵团畜牧业的发展和动物遗传育种工作具有重要的经济和实践意义。 　　生物芯片技术是伴随人类基因组研究发展起来的，它是指通过微电子、微加工技术，在固体基质（如硅芯片、玻片、瓷片等）表面构建的微生物的微型生物化学系统。该技术可应用于高通量基因表达平行分析，大规模基因发现及序列分析、基因多态性分析和基因组研究等，以实现对细胞、蛋白质、核酸及其它生物组分进行快速、敏感、高效地处理，大规模获取相关生物信息。目前，基因芯片在生物芯片中发展最快。 　　绵羊的多胎是绵羊业多产、高产的基础，绵羊的多胎性已经引起国际动物遗传育种界的普遍重视，国外对绵羊的多胎性早已进行了广泛的研究。对于绵羊多胎基因突变位点的检测国内外也做了大量的工作，多采用检测单个碱基的差异（或突变）来标示其多态性，该工作重复劳动多，消耗高，自动化程度低，该手段目前已经不适应大规模、低消耗和自动化的要求，应用基因芯片方法检测可以克服这些不足，而且随着芯片技术的发展，其检测速度、特异性和敏感性也不断提高，尤其是第三代遗传标记单核苷酸多态(SNP)的出现，使得可以更方便快捷地应用基因芯片进行大规模多态性检测。 　　牛胚胎早期性别鉴定有利于高效、大规模的集约化养牛，根据生产的需要，人为控制家畜出生后代的性别比例，以达到快速繁殖优良品种、扩大优良母畜利用率的经济目的，已成为畜牧业生产和生物技术领域研究课题之一，因此家畜胚胎性别鉴定技术将对畜牧业的发展和遗传育种工作具有重要经济意义和理论意义。 　　随着DNA体外重组技术的发展，应用分子生物学的的技术在胚胎性别鉴定上已经取得了长足进展。主要方法有核酸探针技术，它有特异、准确等优点，法国的Vaiman.M等(1988)通过所构建的Y染色体DNA文库，筛选到1个Y染色体特异克隆PBC1.2，用放射性同位素标记可用于性别鉴定。法国的Leonard.M等也用生物素标记DNA探针，对冷冻胚胎进行检测，准确率达95%。澳大利亚国立大学Reed.K等(1990)年已成功应用PCR进行牛、羊胚胎性别鉴定，准确率达95%。芬兰的Peura.T(1991)也发表应用PCR鉴别牛胚胎的研究报告。我国的宫云浩等(1991)，曾溢涛，胡明信等(1991)也相继报道了利用PCR技术成功地对牛、羊进行了性别鉴定。 　　随着对功能基因的定位及相关基因的发现和PCR技术的不断完善和发展使哺乳动物性别鉴定更加完善和成熟。然而该方法仍然停留在大量手工操作的水平上，不能解决目前大批量可选择性胚胎的应用问题。该方法完全可以集成于高通量分析的基因芯片上，以实现高速低耗、大规模、高通量的性别选择分析。 　　三、主要技术性能 　　1.研制完成绵羊多胎性状基因检测及牛早期胚胎性别鉴定的两种基因芯片，并开发编写出芯片识读软件两套。 　　2.建立绵羊多胎性状基因检测芯片和牛早期胚胎性别鉴定基因芯片制备的技术平台。所研制的芯片特异性强、灵敏度高，牛早期胚胎性别鉴定基因芯片，重复检测符合率达95%以上，绵羊多胎性状基因检测芯片，检测符合率达98%以上。 　　3.绵羊多胎性状基因检测芯片和牛早期胚胎性别鉴定基因芯片的研制成功与初步应用，为绵羊多胎品种的选育提供了快捷的检测方法，也为批量生产性别鉴定的牛胚胎提供了技术支持。 　　4.项目围绕绵羊多胎性状检测和牛胚胎早期性别鉴定基因芯片的研究和应用，开展了相关仪器设备、软件自主研发和基因芯片检测分析平台的建立，为畜牧业生产中优良性状的筛选和检测提供了新的思路和解决方案。 　　四、与国内外同类技术比较 　　1.遗传标记单核苷酸多态(SNP)基因芯片检测技术已比较成熟，广泛应用于人类遗传性疾病的检测及预测，但在畜牧业生产中对于绵羊多胎性状的检测应用，国内未检索到有相类似的研究报道。 　　2.对于牛早期胚胎性别鉴定国内、外有大量的研究报道，均采用常规分子生物学手段，技术方法成熟，通过国内文献检索，未检索到“牛胚胎早期性别鉴定基因芯片研制”的相关文献。 　　3.国内首次对畜牧业生产中优良性状基因的分析集成于基因芯片上，研制完成了绵羊多胎性状基因检测及牛早期胚胎性别鉴定的两种基因芯片，并开发编写出芯片识读软件两套，实现对畜牧业生产有重大影响性状分析检测的低消耗和自动化要求。 　　本项目针对畜牧业生产中急需解决问题展开研究，提出了新的思路和解决方案，研制完成的绵羊多胎性状基因检测及牛早期胚胎性别鉴定的两种基因芯片，以其快速，操作简单，应用灵活的特点，无论对动物的疫病防治、动物的繁殖性状和有利基因的检测筛选，还是对家畜的选种选育都具有广阔的市场开发前景。 　　绵羊多胎基因芯片的研制将为多胎绵羊品种选育提供了可靠的理论支撑和技术保障，而且该技术具有快速、无污染、低消耗和自动化程度高的优势，适用于大规模推广利用。具有良好的社会、经济效益和广阔的应用前景。 　　牛早期胚胎性别鉴定基因芯片的研制应用，将很快解决目前胚胎移植中胚胎性别选择的难题，对于胚胎大批量的检测提供了简便快捷的方法，而且该方法一旦成熟，将以其快速简便、低消耗和自动化程度高的优势很快被市场认可，具有广阔的应用前景和良好的社会效益。 　　项目围绕绵羊多胎性状检测和牛胚胎早期性别鉴定基因芯片的研究和应用，开展了相关仪器设备和软件自主研发，初步建立了基因芯片检测分析平台，以此为基础，进一步发掘与生产性状高度相关的优良基因，使其集成与芯片上，达到相关基因的大规模、高通量筛选鉴定。