跳到主要內容

科技大觀園商標

分類項目
Menu

克服家禽基因轉殖技術難關,興大研發新興育種技術平台開發新禽畜品種

111/12/30 瀏覽次數 429
圖一

圖一:基因編輯或者基因轉殖技術可進一步在子代的基因型中編輯或插入所需的基因,以獲得想要的特定性狀。(影像來源:Unsplash)

從早餐的雞蛋到午餐的炸雞,我們每日的飲食無法脫離經濟動物育種的成果。近年來,隨著生物技術的發展,許多新技術也被引入育種的領域中,諸如分子育種(Molecular Breeding)、基因轉殖(Gene Transfer)、基因編輯技術(CRISPR, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat)。這類技術將如何影響家禽的育種?又會對我們的未來帶來哪些改變呢?本次我們專訪國立中興大學生命科學系(以下簡稱興大生科)鄭旭辰助理教授與動物科學系唐品琦教授,介紹其研究團隊長期使用新技術、發展新興育種平台的努力與展望。

傳統育種方式存在哪些困境?

傳統育種是針對想要的性狀(指生物的形態、結構和生理生化等特徵的總稱)做選擇,培育繁殖具有特定性狀,使其遺傳到下一代,造就了我們今日所見的各種經濟動物與農業作物。每日產蛋的蛋雞、以及滿一個月就可以出售的肉雞,都是仰靠傳統育種辛勤培育出來的血汗結晶。
以動物的傳統育種來說,組合出穩定的同型合子(homozygote)基因表現,需要累積多代飼養,以現在雞隻的成熟速度,約需要 5 年左右的研發時間,而豬或牛自然需要更長的時間。時間之外,傳統育種更需投入種群飼養成本,在每個階段精心選擇。
「傳統育種的方式,種群的量要夠多、數量大、要有足夠的資源跟耐性。」鄭旭辰說明,研究團隊剛剛告一階段的研究計畫「利用表現體學與基因編輯技術開發新禽畜品種」,嘗試研發適合家禽使用的新興育種平台。
有別於傳統育種僅能透過外表的性狀做選擇,在動物或植物成長培育到一定階段之前都無法「開獎」確認性狀是否完整遺傳,分子育種透過分子標記輔助選拔(MAS, Molecular marker-assisted selection)來協助篩選子代,可以在早期的階段就做出判斷,大幅減少育種階段所耗費的資源。而基因編輯或者基因轉殖,則是更進一步在子代的基因型中編輯或插入所需的基因,以獲得想要的特定性狀。
 

克服家禽基因轉殖難關,挑戰發展生醫農場

考量到目前市場對於基因編輯與基因轉殖產品的接受度,以及技術發展的成本,團隊開發家禽育種技術,主要鎖定發展用於生醫農場。家禽生產生醫原料有其潛在優勢,首先,只要克服基因轉殖的挑戰,家禽的飼養成本低廉,生產與繁殖的效率也比起牛羊來得高;其次,利用雞胚來生產疫苗的流程已經發展多年, 由蛋白或蛋黃純化蛋白質的流程已經相當完善,對於材料後續作業是一大利基。
研究團隊成員之一的興大生科陳全木特聘教授,就曾經培育出「基因轉殖羊」,其羊乳含有特別功用的酵素和多功能蛋白。然而,家禽屬於鳥類,與哺乳動物的基因轉殖、育種上又有哪些差別?興大動物科學系唐品琦教授分享,哺乳動物主要使用原核注射(Pronuclear injection)及體細胞核移置(SCNT, somatic cell nuclear transfer ),可以直接在受精卵或生殖細胞中進行基因編輯或基因轉殖。
但是,由於鳥類受精卵最早的發育是在輸卵管中進行,待到蛋成形、排出體外,受精卵已經分裂成上萬個細胞、形成胚盤了,故家禽並不適用於哺乳動物置置備基因轉殖動物主要的方法。
團隊因此開發家禽生殖細胞置換技術,以階段再生的方式,將雞隻的始基生殖細胞(PGC, primordial germ cell )註1與性腺組織混合後,再移入另一隻經處理過的性腺中,如此培育出來的生殖系嵌合雞,牠的下一代就會是基因轉殖的成果。雖然技術仍在發展中,鄭旭辰表示,目前團隊已經達到相當高的生殖嵌合比例,對於技術的應用性相當樂觀。

未來展望:發展其他家禽新興育種技術,支援保種需求

以雞隻研發的進展順利,未來團隊預備進一步挑戰鴨、甚至鵪鶉等其他家禽的新興育種技術;在未來甚至希望能進一步有助於各種家禽品系的保種需求。
由於家禽的保種不像哺乳動物可以冷凍保存精卵,如中興大學設有「地方雞種遺傳資源中心」保留了臺灣土雞的 17 個品種、3500 隻雞隻的飼養,光是飼料費就高達上百萬、所費不貲。如果家禽轉殖平台發展順利,未來僅須冷凍保存品質良好的生殖細胞,就可以以低廉的成本保存優良的家禽品系,免除保種飼養管理的後顧之憂。


註1:始基生殖細胞為生殖細胞,即為精子與卵子的前驅細胞,在家禽胚胎發育的早期會在血液中移行,為家禽基因轉殖的重要目標細胞。

資料來源
創用 CC 授權條款 姓名標示─非商業性─禁止改作

本著作係採用 創用 CC 姓名標示─非商業性─禁止改作 3.0 台灣 授權條款 授權.

本授權條款允許使用者重製、散布、傳輸著作,但不得為商業目的之使用,亦不得修改該著作。 使用時必須按照著作人指定的方式表彰其姓名。
閱讀授權標章授權條款法律文字

OPEN
回頂部