家蚕安全转基因技术研究现状与展望

转基因技术是实现基因功能研究和生物遗传改良的重要工具。转基因生物安全问题主要包括转基因操作技术安全与转基因产品安全这两个方面。近年来业内对转基因生物的安全性研究主要集中于转基因农作物、水生动物和家禽、家畜等大型动物在医药、农业和食品工业等领域的安全评估,而对于具有重要科研与经济价值的农业昆虫安全转基因技术研究的报道则较为有限,而且农业部至今未有转基因昆虫安全性评估的先例。家蚕(Bombyx mori)是重要的鳞翅目模式昆虫和农业经济昆虫,家蚕安全转基因技术的深入研究对于促进基础遗传学发展和推动蚕丝产业发展均具有重要价值和意义。自2000年第一例转基因家蚕建立以来,转基因技术已广泛应用于家蚕基因功能鉴定的基础研究和品种改良的应用研究领域,但转基因家蚕的安全性问题却成了限制转基因家蚕实用化应用的主要瓶颈。因此,开展家蚕安全转基因技术体系研究对促进转基因家蚕安全性评估和产业化具有重要意义。本文系统地概述了基于条件基因打靶的家蚕安全转基因技术体系的建立与研究现状,讨论了家蚕安全转基因技术的发展趋势和应用前景,以期为转基因动物特别是农业转基因昆虫的安全转基因技术建立和完善提供参考。

家蚕基因组靶向编辑技术研究进展

人工核酸内切酶(engineered endonuclease,EEN)系统介导的基因组编辑技术是进行基因组功能研究与生物遗传改良操作的重要工具。家蚕Bombyx mori是最早实现人工驯化和饲养的经济昆虫,同时也是后基因组时代用作功能基因分析的重要鳞翅目模式昆虫。近年来随着锌指核酸酶(zinc finger nuclease,ZFN)、类转录激活因子效应物核酸酶(transcription activator-like effector nuclease,TALEN)以及CRISPR/Cas9系统介导的新型基因组靶向编辑技术的快速发展,家蚕基因组靶向编辑技术的研究和应用也取得了重要进展。本文概述了目前最为常用的3种EEN介导的基因组靶向编辑系统的组成和作用原理,全面系统地介绍了家蚕基因组靶向编辑技术的建立过程以及该技术介导实现家蚕内源或外源基因定点突变、基因组结构变异和外源基因在家蚕基因组定点整合操作的应用研究进展,探讨了家蚕基因组靶向编辑技术存在的内源靶基因定点敲除与外源基因定点整合效率较低、外源基因整合的"脱靶效应"等主要问题及相应解决策略,并对利用该技术实现家蚕多基因同时修饰的潜力和多种基因组靶向编辑系统的联合应用与多元化开发的发展趋势进行了展望,以期为推动基因组靶向编辑技术在昆虫基因功能分析、突变模型建立等研究领域的发展提供借鉴与参考。

家蚕条件基因打靶技术的建立及应用研究进展

条件基因打靶技术是通过借助位点特异性重组酶和预先引入宿主基因组的重组酶特异识别位点,在宿主特定发育阶段的组织或细胞中实现目标基因时空特异性定点插入、删除、替换和倒位等突变操作的技术。目前条件基因打靶技术已被广泛应用于拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（Oryza sativa）、小鼠（Mus musculus）和果蝇（Drosophila melanogaster）等高等真核模式生物的功能基因研究,并逐渐成为转基因动植物研究领域进行基因操作的强有力工具。近年来,国内外多个研究机构系统地开展了家蚕（Bombyx mori）条件基因打靶技术的开发研究,目前已经建立了较为完善的基于多种不同位点特异性重组系统的家蚕条件基因打靶技术平台。本文较为全面地介绍目前最为常用的位点特异性重组系统的组成和作用原理,系统概述基于位点特异性重组系统的家蚕条件基因打靶策略及其应用,并对家蚕条件基因打靶技术存在的主要问题和发展趋势进行讨论。