Cá biến đổi gen: Ý nghĩa, phát triển và ứng dụng

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về: - 1. Ý nghĩa của cá biến đổi gen 2. Phát triển cá biến đổi gen 3. Nuôi cấy cá và thức ăn biến đổi gen 4. Công nghệ chuyển gen để phát triển 5. Ứng dụng 6. Mối quan tâm về môi trường 7. Cá chuyển gen có thể đe dọa Quần thể hoang dã 8. Loài xâm lấn cá biến đổi gen.

Ý nghĩa của cá biến đổi gen:

Một loài cá biến đổi gen là một loài có chứa gen từ một loài khác. Cá biến đổi gen là một loại cá cải tiến được cung cấp một hoặc nhiều gen ngoại mong muốn nhằm mục đích tăng cường chất lượng, tăng trưởng, sức đề kháng và năng suất của cá.

Thông thường, các gen của một hoặc nhiều loài hiến tặng được phân lập và ghép thành các tác nhân truyền nhiễm được xây dựng nhân tạo, hoạt động như các vectơ để mang gen vào tế bào của các loài nhận. Khi ở trong một tế bào, vectơ mang gen sẽ chèn vào bộ gen của tế bào.

Một sinh vật biến đổi gen được tái sinh từ mỗi tế bào biến đổi (hoặc trứng, trong trường hợp của động vật), đã chiếm các gen ngoại lai. Và từ sinh vật đó, một giống biến đổi gen có thể được nhân giống. Theo cách này, gen có thể được chuyển giữa các loài ở xa, chúng sẽ không bao giờ giao phối trong tự nhiên.

Việc áp dụng kỹ thuật di truyền cho động vật, như khoai tây với thuốc trừ sâu tích hợp, có thể mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng cung cấp thực phẩm an toàn hơn, rẻ hơn và tạo ra nguồn mới cho nguồn dược phẩm không đủ.

Với sự tiến bộ trong lĩnh vực kỹ thuật di truyền, việc áp dụng sử dụng thương mại của nó cũng tăng lên. Động vật thủy sản đang được thiết kế để tăng sản lượng nuôi trồng thủy sản.

Việc sử dụng kỹ thuật di truyền và công nghệ rDNA đã làm nên điều kỳ diệu trong nghiên cứu y học và công nghiệp. Cá biến đổi gen đang được quảng bá là động vật chuyển gen có thể bán được đầu tiên cho con người.

Một trong những khía cạnh quan trọng nhất giữa cá và các động vật trên cạn khác để trồng trọt và cải thiện di truyền là, thông thường, cá có mức độ biến đổi di truyền cao hơn và do đó có nhiều phạm vi để lựa chọn hơn hầu hết các động vật có vú hoặc chim.

Sử dụng công nghệ chuyển gen, các nhà khoa học hiện đã tạo ra một giống cá hồi Đại Tây Dương biến đổi gen phát triển đến kích cỡ thị trường trong khoảng 18 tháng, nếu không, cá mất khoảng 24-30 tháng để trở thành cá có kích cỡ thị trường. Người ta cũng hy vọng rằng bây giờ chúng ta có thể sửa đổi một số lượng lớn các loài cá có đặc điểm phát triển nhanh và mang lại cuộc cách mạng xanh.

Sau đây là những điểm quan trọng cần thiết cho kỹ thuật di truyền (chuyển gen) để tạo ra cá biến đổi gen:

(1) Trình tự gen là để phân lập cho các đặc điểm cụ thể; ví dụ, gen hormone tăng trưởng.

(2) Những gen này (trình tự gen) sau đó được chèn vào DNA vòng tròn được gọi là Vector plasmid (enzyme endonuclease và ligase được sử dụng).

(3) Plasmid được thu hoạch trong vi khuẩn để tạo ra hàng tỷ bản sao.

(4) Plasmid được đưa vào DNA tuyến tính. DNA tuyến tính đôi khi được gọi là băng gen vì nó chứa một số bộ vật liệu di truyền bên cạnh gen được chèn mới; ví dụ, gen hormone tăng trưởng. Công nghệ này có sẵn để tích hợp các gen trong dòng mầm của cá thể phát triển (cá) và cuối cùng được truyền sang các thế hệ tiếp theo.

(5) Làm cho băng cassette trở thành một phần vĩnh viễn trong trang điểm di truyền của cá.

Phát triển các loài cá biến đổi gen:

Sự phát triển của cá biến đổi gen đã tập trung vào một vài loài bao gồm cá hồi, cá hồi, cá chép, cá rô phi và một vài loài khác. Cá hồi và cá hồi là cây trồng tiền mặt trong khi những người khác chủ yếu cung cấp nguồn protein. Hiện tại, khoảng 40 hoặc 50 phòng thí nghiệm trên khắp thế giới đang nghiên cứu phát triển cá biến đổi gen.

Khoảng một tá trong số họ ở Mỹ, một chục người khác ở Trung Quốc và phần còn lại ở Canada, Úc, New Zealand, Israel, Brazil, Cuba, Nhật Bản, Singapore, Malaysia và một số quốc gia khác. Một số phòng thí nghiệm này được liên kết với các công ty dự kiến ​​sẽ thương mại hóa cá của họ trong một vài năm nữa.

Nhiều loài cá đang được phát triển đang được sửa đổi để phát triển nhanh hơn so với anh chị em nuôi trồng thủy sản hoang dã hoặc truyền thống.

Tăng trưởng nhanh hơn thường được thực hiện bằng cách chuyển gen hoóc môn tăng trưởng của cá từ loài này sang loài khác. Cá phát triển nhanh hơn không chỉ đạt kích cỡ thị trường trong thời gian ngắn hơn, chúng còn kiếm ăn hiệu quả hơn. Hormon tăng trưởng cá hồi (GH) đã được sử dụng để sản xuất cá chép biến đổi gen với đặc tính thay băng được cải thiện. Cá chép biến đổi như vậy được khuyến khích sản xuất trong ao đất.

Cá hồi biến đổi gen:

Cá hồi Đại Tây Dương được thiết kế với một loại cá hồi Thái Bình Dương, hormone tăng trưởng được điều khiển bởi gen quảng bá chất chống đông bắc cực. Sự tăng trưởng nhanh chóng của cá hồi biến đổi gen đã đạt được, không nhiều bởi hoocmon tăng trưởng biến đổi gen như bởi chất kích thích gen chống đông có chức năng trong nước mát mong muốn cho hương vị cá hồi.

Devlin (1994) nghiên cứu các nhà khoa học thuộc Bộ Thủy sản & Đại dương, Canada, ở West Vancouver, British Columbia đã sửa đổi gen hormone tăng trưởng ở cá hồi Coho bằng cách phát triển cấu trúc gen trong đó tất cả các yếu tố di truyền có nguồn gốc từ cá hồi sockeye.

Coho biến đổi gen tăng trưởng trung bình nhanh hơn 11 lần so với cá không biến đổi và cá lớn nhất tăng nhanh hơn 37 lần. Nồng độ hormone tăng trưởng ở cá chuyển gen cao quanh năm, thay vì giảm vào mùa đông như ở cá hồi bình thường. Devlin (2001). Cá hồi biến đổi đủ lớn để được bán trên thị trường sau một năm, trái ngược với cá hồi nuôi tiêu chuẩn không đạt kích cỡ thị trường trong ít nhất ba năm.

Cá rô phi biến đổi gen:

Cá rô phi, có nguồn gốc từ châu Phi, được nuôi trên toàn thế giới là thức ăn của người nghèo, chỉ đứng sau cá chép là cá thức ăn nước ấm và vượt quá sản lượng cá hồi Đại Tây Dương (có giá trị thị trường gấp đôi cá rô phi). Cá rô phi đã được biến đổi gen rộng rãi và được quảng bá như một loài cá biến đổi gen độc quyền cho sản xuất biệt lập hoặc chứa.

Cá rô phi biến đổi gen, được biến đổi với hoóc môn tăng trưởng của lợn, có kích thước lớn gấp ba lần so với anh chị em không chuyển gen của chúng. Cá rô phi biến đổi gen bằng insulin người tăng nhanh hơn so với anh chị em không chuyển gen, và cũng có thể đóng vai trò là nguồn tế bào đảo để cấy ghép cho người.

Cá Medaka biến đổi gen:

Nhà khoa học động vật Purdue Muir và Howard (1999) đã sử dụng loài cá nhỏ của Nhật Bản, Oryzias latipes gọi là medaka để xem xét điều gì sẽ xảy ra nếu con đực biến đổi gen bằng hormone tăng trưởng từ cá hồi Đại Tây Dương. Chèn một cấu trúc gen bao gồm hormone tăng trưởng của con người được thúc đẩy bởi chất kích thích tăng trưởng cá hồi vào medaka đã tạo ra medaka biến đổi gen.

Khả năng sống của các nhóm cá biến đổi và thông thường được đo ở ba ngày tuổi và ít hơn 30% cá biến đổi gen sống sót đến tuổi đó. Các nhà nghiên cứu tính toán rằng những con đực lớn có lợi thế giao phối gấp bốn lần, dựa trên những quan sát về medaka kiểu hoang dã. Trong một thí nghiệm khác, gen bướm bướm đã được đưa vào cá Medaka để tạo ra khả năng chống lại mầm bệnh vi khuẩn.

Cá ngựa vằn chuyển gen:

Cá ngựa vằn nhỏ (Bmchydanio rerio) sống trong bể cá, đã được biến đổi gen để tạo ra sắc tố đỏ huỳnh quang, và đang được quảng cáo để bán làm vật nuôi trong bể cá, cá vàng vàng.

Cá vàng gây xôn xao ở Hoa Kỳ vì quy định của vật nuôi biến đổi gen này rất âm u và không có cơ quan quản lý chính nào: Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA), Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) hoặc Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA), đã sẵn sàng đi đầu trong việc điều tiết cá vàng (mặc dù USDA có giao dịch với thú cưng).

Cá vàng có sẵn để bán từ ngày 5 tháng 1 năm 2004 mà không có sự chấp thuận theo quy định tại Hoa Kỳ (Hình 43.1).

Gong (2003) đã phát triển các giống mới của cá Zebra. Ba loại protein sống màu huỳnh quang, protein huỳnh quang màu xanh lá cây (GFP), protein huỳnh quang màu vàng (YFP) và protein huỳnh quang màu đỏ (RFP hoặc DSRed), được biểu hiện dưới một chất kích thích mylz2 đặc hiệu cơ bắp trong các dòng cá ngựa vằn chuyển gen ổn định.

Những con cá ngựa vằn chuyển gen này có màu huỳnh quang sống động (xanh, vàng, đỏ hoặc cam) có thể nhìn thấy bằng mắt thường dưới cả ánh sáng ban ngày và tia cực tím trong bóng tối. Protein huỳnh quang màu xanh lá cây (GFP) ban đầu được phân lập từ loài sứa (Aequorea tictoria).

Cá chép biến đổi gen:

Thomas T. Chen, giám đốc Trung tâm Công nghệ sinh học tại Đại học Connecticut, Storrs, đã chuyển vào cá chép thông thường DNA hormone tăng trưởng từ cá hồi cầu vồng hợp nhất thành một chuỗi từ virus sarcoma gia cầm.

Các vật liệu di truyền đã được tiêm vào trứng cá chép màu mỡ với microinjection. Con đẻ của thế hệ cá chuyển gen đầu tiên tăng trưởng nhanh hơn từ 20 đến 40% so với anh chị em ruột của chúng. Chen cũng đang phát triển cá da trơn biến đổi gen, cá rô phi, cá vược sọc, cá hồi và cá bơn.

Cộng tác viên nghiên cứu Amy J. Nichols và Giáo sư Rex Dunham (1999) trong khoa thủy sản và nuôi trồng thủy sản đồng minh tại Đại học Auburn, Auburn, Ala., Đã phát triển cá chép và cá da trơn chuyển gen phát triển nhanh hơn 20 đến 60% so với các giống nuôi tiêu chuẩn.

Họ sử dụng vi tiêm và điện di để tiêm một bản sao khác của gen hormone tăng trưởng cá vào trứng cá màu mỡ. Sự tăng trưởng của cá chép và cá da trơn biến đổi được kích thích bởi hoóc môn tăng trưởng thêm cá.

Ở Ấn Độ, nghiên cứu về cá biến đổi gen đã được bắt đầu tại Đại học Madurai Kamaraj (MKU), Trung tâm Sinh học Tế bào và Phân tử (CCMB), Đại học Quốc gia và Matha, Kollam với các công trình mượn từ các nhà khoa học nước ngoài.

Cá biến đổi gen đầu tiên của Ấn Độ được tạo ra ở MKU vào năm 1991 bằng cách sử dụng các cấu trúc mượn. Nhà khoa học ở Ấn Độ đã phát triển biến đổi thực nghiệm của cá rohu, cá ngựa vằn, cá da trơn và cá singhi.

Các gen, quảng bá và vectơ có nguồn gốc bản địa hiện chỉ có sẵn cho hai loài, đó là rohu và singhi cho sự phát triển kỹ thuật. Transgenic rohu gần đây được sản xuất từ ​​cấu trúc bản địa tại Đại học Madurai Kamaraj đã được chứng minh là lớn hơn tám lần so với anh chị em điều khiển. Rooh chuyển gen này đạt 46 đến 49 gram trọng lượng cơ thể trong vòng 36 tuần sau khi sinh.

Tự động chuyển gen:

Các nhà khoa học Ấn Độ đang tập trung vào phát triển cá biến đổi gen thông qua quá trình biến đổi gen tự động, chỉ liên quan đến việc tăng các bản sao của gen hoocmon tăng trưởng có trong một loài cá trái ngược với sự chuyển gen từ gen chuyển gen từ các loài khác nhau.

Sự gia tăng các gen homone tăng trưởng dẫn đến sự gia tăng hàm lượng thịt. Các nhà khoa học Ấn Độ cảm thấy rằng tự động chuyển gen là an toàn hơn và ít gây tranh cãi hơn. Theo TJ Pandian thuộc trường khoa học sinh học thuộc Đại học Madurai Kamaraj, thời gian tạo ra của hầu hết các loài cá là ngắn hơn và tần suất sinh sản tương đối cao hơn.

Một con cái có thể tạo ra vài trăm hoặc nghìn trứng và do đó cung cấp số lượng trứng giống nhau về mặt di truyền lớn hơn. Bên cạnh đó, ưu điểm quan trọng nhất là sự thụ tinh là bên ngoài và có thể dễ dàng kiểm soát bằng thao tác thử nghiệm.

Theo Pandian, những sự hạn chế về khả năng chuyển gen có nguồn gốc từ piscine là trở ngại lớn trong sản xuất cá biến đổi gen. Tuy nhiên, với những tiến bộ trong sinh học phân tử, nhiều hơn. 8500 gen và chuỗi cDNA có nguồn gốc piscine đã được phân lập, đặc trưng và nhân bản trên thế giới.

Nuôi cấy cá và thức ăn biến đổi gen:

Nuôi cá thương phẩm có hiệu quả đối với cá chép và cá rô phi, nhưng khó khăn hơn với cá hồi và cá hồi. Hiện nay, nuôi ao thích hợp cho cá chép và cá rô phi vì cá là người ăn chay, cá hồi ăn thịt và cá hồi phụ thuộc vào chế độ ăn của cá và bột cá nhưng nguồn thức ăn cho cá trên toàn thế giới đã giảm và phải thay thế thịt thực vật phù hợp.

Cá hồi Đại Tây Dương (như động vật ăn thịt nước lạnh điển hình) không thể phát triển mạnh nhờ chế độ ăn dầu hạt cải nhưng cá có thể đạt được sự trưởng thành nếu kết thúc với dầu cá ít nhất 20 tuần gần cuối chu kỳ trưởng thành.

Hạt cải dầu GM với việc tăng cường sản xuất axit béo chuỗi dài được đề xuất để làm thức ăn cho cá nuôi trong ao. Và bột cải dầu GM chịu được glyphosate đã được phát âm tương đương với cải dầu không biến đổi gen làm thức ăn cho cá hồi cầu vồng.

Công nghệ chuyển gen để phát triển các loài cá biến đổi gen:

Các phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong công nghệ sinh học cá là thao tác nhiễm sắc thể và phương pháp điều trị bằng hormone, có thể được sản xuất tam bội, tứ bội, đơn bội, cá gynogenetic và androgenetic.

Các phương pháp chuyển gen phổ biến khác ở cá là vi tiêm, điện di tinh trùng, điện di trứng và ủ tinh trùng. Sau đây là các bước chính trong chuyển gen để phát triển cá biến đổi gen.

A. Chuẩn bị cấu trúc DNA:

Transgene mong muốn phải là gen tái tổ hợp hoặc cấu trúc DNA, được xây dựng trong plasmid có chứa một yếu tố thúc đẩy thích hợp và trình tự DNA cấu trúc.

Các gen ngoại thường được giới thiệu với các tín hiệu di truyền, các yếu tố thúc đẩy và / hoặc chất tăng cường mạnh mẽ, cho phép các gen ngoại được biểu hiện ở mức rất cao liên tục (hoặc cấu thành), đặt các gen đó bên ngoài sự điều hòa trao đổi chất bình thường của tế bào và các sinh vật chuyển gen kết quả từ các tế bào biến đổi.

Có ba loại chuyển gen chính:

(1) Đạt được chức năng:

Những gen chuyển này có thể tăng chức năng cụ thể ở cá thể chuyển gen sau biểu hiện của chúng. Ví dụ, các gen hormone tăng trưởng từ động vật có vú và cá liên kết với yếu tố thúc đẩy thích hợp và trình tự DNA cấu trúc để tạo ra gen chuyển GH.

Chuyển gen GH này khi biểu hiện ở các cá thể chuyển gen làm tăng sản xuất hormone tăng trưởng dẫn đến tăng trưởng của động vật chuyển gen.

(2) Chức năng phóng viên:

Những gen chuyển này có thể xác định và đo lường sức mạnh của yếu tố Promer-boostancer.

(3) Mất chức năng:

Chuyển gen này chưa được sử dụng để sửa đổi cá biến đổi gen. Chuyển gen như vậy được sử dụng để can thiệp vào sự biểu hiện của gen chủ. Các yếu tố thúc đẩy thúc đẩy của gen chuyển được liên kết với một gen hormone tăng trưởng của cá.

Do đó cá biến đổi gen có chứa các chuỗi DNA bổ sung có nguồn gốc từ cùng một loài. Cấu trúc gen sau đó được đưa vào trứng hoặc phôi đã thụ tinh, do đó gen chuyển được liên kết với bộ gen của từng tế bào của trứng hoặc phôi.

B. Chuyển gen bằng vi tiêm:

Microinjection là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi và thành công nhất để chuyển gen ở cá. Một phương pháp của kỹ thuật vi tiêm liên quan đến việc sử dụng kim tiêm mịn để đưa DNA vào vị trí cắt trong tế bào. Trong khi làm như vậy, nó phá hủy các tế bào tiếp xúc trực tiếp với DNA được tiêm.

Để đảm bảo sự tích hợp của DNA, nó nên được tiêm vào các tế bào nguyên vẹn gần với vị trí cắt. Thiết bị tiêm bao gồm một máy soi nổi lập thể mổ xẻ và hai micromanipulators, một với kim siêu nhỏ bằng thủy tinh để chuyển gen và khác với micropipette để giữ phôi cá tại chỗ (Hình 43.2).

Sự thành công của kỹ thuật vi tiêm phụ thuộc vào bản chất của màng đệm trứng. Hợp xướng mềm tạo điều kiện cho vi tiêm trong khi màng đệm dày hạn chế khả năng hình dung mục tiêu để tiêm DNA. Ở nhiều loài cá (cá hồi Đại Tây Dương và cá hồi cầu vồng), màng đệm trứng trở nên cứng và cứng ngay sau khi thụ tinh hoặc tiếp xúc với nước và gây khó khăn cho việc tiêm DNA.

Nhưng sử dụng các phương pháp sau có thể giải quyết vấn đề này:

(1) Bằng cách sử dụng micropyle (một lỗ trên bề mặt trứng để tinh trùng xâm nhập trong quá trình thụ tinh) để chèn kim tiêm.

(2) Bằng cách sử dụng vi phẫu để tạo ra một đoạn mở đầu.

(3) Bằng cách tiêu hóa màng đệm bằng enzyme.

(4) Bằng cách sử dụng glutathione 1mM để bắt đầu thụ tinh và giảm độ cứng của màng đệm.

(5) Bằng cách tiêm trực tiếp vào trứng không thụ tinh.

Một kỹ thuật chuyển gen khác là vi tiêm trong hạt nhân, bao gồm phương pháp tiếp cận vật lý trực tiếp bằng cách sử dụng kim mịn để đưa DNA vào tế bào hoặc thậm chí là hạt nhân.

Để tạo điều kiện cho tốc độ của protoplast vi tiêm với thành tế bào được cải tổ một phần có thể được gắn vào một giá đỡ vững chắc với chất nền liên kết nhân tạo - không làm hỏng các tế bào. Hỗ trợ vững chắc có thể là một trong hai nắp trượt hoặc trượt.

Các bước của kỹ thuật vi tiêm:

(1) Trứng và tinh trùng mong muốn được lưu trữ riêng ở điều kiện tối ưu.

(2) Thêm nước và tinh trùng và bắt đầu thụ tinh.

(3) Mười phút sau khi thụ tinh, trứng được khử trùng bằng cách thử.

(4) Trứng được thụ tinh được tiêm vi-rút DNA mong muốn chỉ trong vài giờ sau khi thụ tinh. DNA được giải phóng vào trung tâm của đĩa mầm đến sự phân cắt đầu tiên trong trứng đã khử trùng. Thời gian dành cho vi tiêm là 25 phút đầu tiên và cũng vậy giữa quá trình thụ tinh và phân tách đầu tiên.

(5) Sau khi vi tiêm, phôi được ủ trong nước cho đến khi nở.

Tỷ lệ sống sót của phôi cá vi tiêm dường như là khoảng 30-80% tùy thuộc vào loài cá.

Ưu điểm của kỹ thuật vi tiêm:

Kỹ thuật này có những ưu điểm sau:

(1) Số lượng DNA tối ưu có thể được phân phối trên mỗi tế bào, tăng cơ hội chuyển đổi tích hợp.

(2) Việc cung cấp DNA là chính xác, thậm chí vào nhân của tế bào đích một lần nữa cải thiện cơ hội chuyển đổi tích hợp.

(3) Cấu trúc nhỏ có thể được tiêm.

(4) Đây là một cách tiếp cận vật lý trực tiếp, do đó nó là một phạm vi máy chủ độc lập.

Nhược điểm của Kỹ thuật Microinjection:

(1) Một tế bào có thể được tiêm tại một thời điểm, do đó đây là quá trình tốn thời gian.

(2) Nó đòi hỏi các công cụ tinh vi và kỹ năng chuyên ngành.

(3) Thời gian phôi giới hạn hạn chế tiêm vào nhiều trứng hơn và tỷ lệ biến đổi thấp.

C. Chuyển gen bằng cách điện:

Đó là một phương pháp đơn giản, nhanh chóng, hiệu quả và thuận tiện để chuyển gen. Phương pháp này liên quan đến một xung điện để đưa DNA vào các tế bào (Hình 43.3). Các tế bào tiếp xúc với một cú sốc điện ngắn, khiến màng tế bào tạm thời thấm vào DNA.

Đoạn DNA mong muốn được đặt tiếp xúc trực tiếp với màng protoplast, xâm nhập vào tế bào khi bị điện giật. Lỗ có thể được tạo ra như là kết quả và ổn định bởi một thuận lợi
tương tác lưỡng cực với điện trường.

Electropor bao gồm một chuỗi các xung điện để thẩm thấu màng tế bào, do đó cho phép sự xâm nhập của DNA vào trứng được thụ tinh. Tỷ lệ tích hợp DNA trong phôi được electroporated là hơn 25% là tỷ lệ sống sót, cao hơn một chút so với những người được tiêm vi tiêm.

Ưu điểm của kỹ thuật Electropination:

(1) Nó cho phép nhập đồng thời các cấu trúc DNA.

(2) Đây là phương pháp phù hợp hơn cho những loài có trứng rất nhỏ để tiêm vi khuẩn.

(3) Phương pháp này không đòi hỏi kỹ năng chuyên môn.

D. Chuyển gen chống đông protein:

Nhiều loại nước biển sống ở vùng băng giá ở các vùng cực tạo ra glycoprotein chống đông (AFGP) hoặc protein chống đông (AFP) trong huyết thanh của chúng để bảo vệ chúng khỏi bị đóng băng. Protein này làm giảm nhiệt độ đóng băng của dung dịch mà không làm thay đổi nhiệt độ nóng chảy của nó.

Độ trễ nhiệt, sự khác biệt giữa nhiệt độ đóng băng và nóng chảy, là một tính chất độc đáo của các protein này. AFP và AFGP đã được chứng minh là liên kết với các tinh thể băng và ức chế sự phát triển của tinh thể băng.

Mặc dù có đặc tính chống đông tương tự, nhưng các protein này khá khác nhau trong cấu trúc protein của chúng. Có một loại AFGP và ba loại AFP. Gần đây, loại AFP thứ tư cũng đã được báo cáo trong longhorn sculpin.

Cá hồi Salmo cá hồi Đại Tây Dương, thiếu bất kỳ gen AGFP hoặc AFP nào và không thể tồn tại trong nhiệt độ nước dưới 0 độ. Không thể chịu đựng được nhiệt độ dưới - 0, 6 ° C đến - 0, 80 ° C là một trong những vấn đề chính của nuôi cá lồng biển ở bờ biển Bắc Đại Tây Dương. Hew và đồng nghiệp đã phát triển cá hồi Đại Tây Dương chống đông có chứa gen AFP hoặc AFGP bằng công nghệ chuyển gen.

Họ đã sử dụng bản sao bộ gen (2A-7) mã hóa AFP loại gan chính (wflAFP-6, trước đây gọi là (HPLC-6) từ cá bơn mùa đông (Pleuronectus amaricanus) được sử dụng làm ứng cử viên cho việc chuyển gen.

AFP của Flounder thuộc loại AFP loại I là các polypeptide nhỏ và có hàm lượng alanine và xoắn ốc cao. Flounder AFPs thuộc họ đa gen gồm 80 - 100 bản sao mã hóa hai dạng đồng phân khác nhau, đó là AFP loại gan và loại da.

Các AFP loại gan như wflAFP-6 hoặc wflAFP-8 (HPLC-8), được tổng hợp độc quyền trong gan dưới dạng AFP trước. Ngược lại, các AFP loại da, bao gồm wfsAFP-2 và wfsAFP-3, được thể hiện rộng rãi trong nhiều mô ngoại biên dưới dạng AFP trưởng thành nội bào.

E. Chuyển gen Hormone tăng trưởng:

Gần đây, các nhà khoa học đã phát triển một mô hình hoóc môn tăng trưởng của cá . Họ đã nhân bản và giải trình tự gen cá trắm cỏ và gen cá chép carbonic anhydrase (CA) phổ biến và gen hormone tăng trưởng Hew et al., (1992). Chất kích thích gen CA cỏ (beta-actin) đã được liên kết với một cDNA hormone tăng trưởng của cá trắm cỏ để tạo thành một vec tơ biểu hiện hiệu quả cao gọi là pCAZ.

Sử dụng gen CAT làm gen thụ thể, một hoocmon tăng trưởng của cá trắm cỏ pCA đã được tiêm vào cá chép thông thường được thụ tinh, không hoạt hóa thông qua micropyle, tạo ra cá chép biến đổi cá. Sự hiện diện của gen chuyển đã được phát hiện bằng phương pháp PCR phiên mã ngược và phương pháp làm mờ phương Bắc. Những con cá biến đổi gen này cho thấy tốc độ tăng trưởng cao của kiểm soát khoảng 137%.

F. Chuyển gen kháng bệnh:

Ở Trung Quốc, các nhà khoa học đã thí điểm một gen góp phần kháng virut xuất huyết cá trắm cỏ (GCHV). Mười một đoạn gen mã hóa protein khác nhau đã được nhân bản và phân lập từ dịch mã in vitro bằng cách sử dụng các đoạn gen đơn gen GCHV.

Dựa trên thông tin của cDNA gen capsid protein SP6 và SP7, 3 oligonucleotide đã được tổng hợp và hợp nhất với chất kích thích SV40 MT và được chuyển vào tế bào giết người do cytokine gây ra bởi cá chép thông qua một vec tơ biểu hiện được xây dựng và được truyền bằng GCHV. Kết quả chỉ ra rằng tỷ lệ tử vong đã giảm đi một bậc sau khi thử thách với virus.

Các ứng dụng của cá biến đổi gen:

Cá biến đổi gen có thể được sử dụng tốt hơn cho các mục đích sau:

(1) Để tăng sản lượng cá để đáp ứng sự gia tăng do nhu cầu thực phẩm do dân số thế giới tăng.

(2) Để sản xuất dược phẩm và các sản phẩm công nghiệp khác có nguồn gốc từ piscine.

(3) Để phát triển các giống cá phát sáng tự nhiên chuyển gen cho hồ cá.

(4) Là cảm biến sinh học cá để theo dõi ô nhiễm thủy sản.

(5) Để phân lập gen, các chất xúc tiến và tổng hợp các cấu trúc gen hiệu quả.

(6) Đối với các nghiên cứu về tế bào gốc phôi và sản xuất phôi trong ống nghiệm.

(7) Để sản xuất protein chống đông.

Mối quan tâm về môi trường về cá biến đổi gen:

Các mối quan tâm chính về môi trường về việc phát hành cá biến đổi gen, ví dụ, bao gồm cạnh tranh với quần thể hoang dã, sự di chuyển của gen chuyển vào nhóm gen hoang dã và sự gián đoạn sinh thái do thay đổi con mồi và các yêu cầu thích hợp khác trong giống biến đổi gen so với quần thể hoang dã.

Cá biến đổi gen có thể đe dọa quần thể hoang dã:

West Lafayette, Ind. - Các nhà nghiên cứu của Đại học Purdue đã phát hiện ra rằng việc thả một loài cá biến đổi gen vào tự nhiên có thể gây hại cho quần thể bản địa thậm chí đến mức tuyệt chủng. Cá biến đổi gen có thể là mối đe dọa đáng kể cho động vật hoang dã bản địa.

Muir cá chuyển gen thường lớn hơn cá bản địa, và điều đó có thể mang lại lợi thế trong việc thu hút bạn tình của họ, Muir nói. Nếu như trong các thí nghiệm của chúng tôi, sự thay đổi di truyền cũng làm giảm khả năng sống sót của con cái, một loài động vật chuyển gen có thể khiến một quần thể hoang dã bị tuyệt chủng trong 40 thế hệ.

Mặc dù tại các cơ sở nghiên cứu của Canada, các biện pháp phòng ngừa phức tạp đang được thực hiện để ngăn chặn việc thả cá biến đổi gen vào môi trường. Cá thường được nuôi trong ao phủ lưới để tránh chim; bao quanh bởi hàng rào điện để giữ xạ hương, gấu trúc và con người ra ngoài; và các cửa hàng được trang bị cống thoát nước để tránh mất cá hoặc trứng nhỏ.

Dòng gen:

Một trong những mối quan tâm về môi trường lớn hơn được nuôi bởi cá biến đổi gen là khả năng một loài biến đổi gen được nuôi trong những chiếc bút nước mở sẽ thoát ra và lan truyền những đặc điểm mới vào hệ sinh thái bằng cách nhân giống với họ hàng hoang dã, một quá trình sinh học được gọi là dòng gen.

Dòng gen giữa cá được biến đổi gen hoặc thông thường và quần thể hoang dã là một mối quan tâm về môi trường, bởi vì nó có thể là mối đe dọa đối với đa dạng sinh học tự nhiên.

Một số nhà nghiên cứu tin rằng sự khác biệt di truyền được giới thiệu cho một loài cá biến đổi gen có thể ảnh hưởng đến thể lực ròng của nó, một thuật ngữ khoa học có nghĩa là khả năng của một sinh vật để tồn tại và truyền gen của nó cho các thế hệ tương lai.

Khái niệm, yếu tố trong các đặc điểm như khả năng sống sót của cá con và trưởng thành của cá, số lượng trứng do con cái tạo ra và độ tuổi mà cá đạt đến độ chín tình dục, cung cấp một phong vũ biểu hữu ích để thảo luận về một số tình huống dòng gen.

Theo một mô hình khoa học, nếu một con cá biến đổi gen thoát ra và giao phối với một con cá hoang dã, dòng gen có thể theo một trong ba kịch bản:

Kịch bản thanh lọc:

Khi thể lực ròng của một loài cá biến đổi gen thấp hơn so với họ hàng hoang dã của nó, chọn lọc tự nhiên sẽ nhanh chóng thanh lọc khỏi quần thể hoang dã bất kỳ gen mới nào được giới thiệu bởi cá chuyển gen. Về lý thuyết, bằng chứng về đặc điểm tiểu thuyết sẽ biến mất khỏi các thế hệ tiếp theo.

Kịch bản lan truyền:

Khi thể lực ròng của một con cá chuyển gen bằng hoặc cao hơn thể lực ròng của một người bạn đời hoang dã, dòng gen có thể xảy ra và gen của cá chuyển gen sẽ lan truyền trong quần thể hoang dã. Điều này có nghĩa là bằng chứng về bộ gen chuyển gen sẽ tồn tại trong các thế hệ tiếp theo.

Kịch bản gen Trojan:

Khi thể lực thuần của một con cá biến đổi gen bị thay đổi, con cá đã tăng cường sự thành công trong giao phối nhưng làm giảm khả năng sống của người trưởng thành (nghĩa là cơ hội sống sót đủ lâu để giao phối), việc đưa con cá đó vào quần thể hoang dã có thể dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng dân cư hoang dã.

Về cơ bản, giao phối thành công sẽ đảm bảo sự lan truyền của gen mới trong toàn bộ quần thể, nhưng việc không thể tồn tại sẽ làm giảm quy mô dân số của các thế hệ tiếp theo và có khả năng dẫn đến tuyệt chủng.

Một quần thể cá giảm cũng sẽ có tác động thứ cấp đối với các loài thủy sản khác ăn hoặc phụ thuộc vào nó. Các quần thể không thể 'chuyển đổi thành công sang nguồn thức ăn khác, hoặc những người có khả năng sống sót hoặc sinh sản phụ thuộc trực tiếp vào dân số giảm, cũng sẽ phải chịu đựng.

Loài xâm lấn cá biến đổi gen:

Ngay cả khi chúng không sinh sản với họ hàng hoang dã, các loài cá biến đổi gen thoát vào hệ sinh thái tự nhiên có thể gây phiền toái cho môi trường bằng cách trở thành một loài xâm lấn.

Mối nguy hiểm này chủ yếu phát sinh đối với những loài cá biến đổi gen có các gen mới cải thiện các đặc điểm thể dục như khả năng sinh sản và khả năng chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt. Việc thành lập một quần thể cá chuyển gen phát triển mạnh trong một hệ sinh thái nơi nó chưa từng tồn tại có thể lấn át quần thể cá bản địa.

Giảm thiểu rủi ro:

Điều quan trọng cần lưu ý là các nhà phát triển của cá biến đổi gen đang cố gắng giảm hoặc loại bỏ cả dòng gen và các loài có nguy cơ xâm lấn bằng cách khử trùng cá chuyển gen. Khử trùng tương đối dễ dàng và không tốn kém nhưng tỷ lệ thành công rất thay đổi.

Ngoài ra, khử trùng không nhất thiết phải vô hiệu hóa các rủi ro môi trường. Các nhà khoa học hàn lâm lưu ý rằng một con cá vô trùng đã trốn thoát vẫn có thể tham gia vào hành vi tán tỉnh và sinh sản, phá vỡ sự sinh sản trong quần thể hoang dã. Sóng của cá vô trùng thoát ra cũng có thể tạo ra sự gián đoạn sinh thái khi mỗi nhóm được thay thế bằng một nhóm cá vô trùng chuyển gen mạnh tương đương khác.

Vấn đề an toàn thực phẩm:

Một vấn đề an toàn thực phẩm quan trọng liên quan đến mức độ cá hấp thụ và lưu trữ độc tố môi trường, như thủy ngân, mức độ cao có thể gây nguy hiểm cho những người ăn cá bị nhiễm độc.

Một số nhà khoa học lo ngại rằng những thay đổi sinh học rời rạc do quá trình kỹ thuật di truyền gây ra có thể cho phép cá biến đổi gen hấp thụ độc tố mà cá thông thường không thể hấp thụ hoặc chịu đựng tốt hơn mức độ độc tố đã biết gây lo ngại.

Một số nhà khoa học đã bày tỏ lo ngại rằng quy trình kỹ thuật di truyền có thể làm tăng khả năng dị ứng của cá, đặc biệt thông qua việc giới thiệu các protein mới chưa từng tồn tại trong chuỗi thức ăn.

Tuy nhiên, cũng có khả năng là kỹ thuật di truyền sẽ hình thành chế độ ăn uống của họ. Cây trồng biến đổi gen đã phải đối mặt với sự phản đối ở nhiều quốc gia khác nhau về an toàn cho thực phẩm và môi trường. Có một nhu cầu cho các động vật chuyển gen quy định để tranh luận.