轉座子遺傳效應

① 轉座作用的遺傳效應是什麼

先來回答下什麼是轉座子，是一段可以復制和轉移的DNA片段！轉座的遺傳學效應有：1產生基因突變2產生染色體畸變3有利於生物進化，產生新的遺傳性狀！

② 轉座的遺傳效應

先來回答下什麼是轉座子，是一段可以復制和轉移的dna片段！轉座的遺傳學效應有：1產生基因突變2產生染色體畸變3有利於生物進化，產生新的遺傳性狀！

③ 轉座能帶來哪些遺傳學效應，試結合具體的轉座因子

1、引起插入突變，使插入位置上出現新的基因。除了由Is1和Mu引起的插入突變以外，Tn同樣能引起插入突變，那麼，不管插入的轉座因子上帶有何種基因，它一方面造成一個基因的插入突變，另一方面使這一位置上出現了個新的基因。

2、促使染色體發生畸變。由於Is1的存在，它的側揮容易發生缺，缺失發生的頻率高出自發缺失頻率10-1000倍。

3、切離。轉座因子可以從原來的位置上消失，這一過程稱為切離，准確的切離使插入失活的基因發生回復突變，不準確的切離並不帶來回復突變，而是帶來染色體畸變。

4、轉座因子轉移到新的位置上後，原有位置上的轉座因子保持不變。

(3)轉座子遺傳效應擴展閱讀

與其他的識別DNA的過程不一樣，轉座不需要轉座子和它的目標位點之間廣泛的同源性。轉座子的行為除了它們本來就是位於染色體上並且能在同一染色體的不同位置移動外，很像溶原性噬菌體。

轉座子沒有像病毒那樣的生命循環而不同於噬菌體，也沒有像質粒那樣能獨立自主地復制和獨立存在與染色體外，而有別於質粒。

轉座現象是20世紀40年代由Barbara McClintock在進行玉米的遺傳學研究時首次發現（B. McClintock因這一發現榮獲了1983年諾貝爾獎），並在細菌中得到了最廣泛深入的研究。

④ 何為"轉基因"

一、植物的遺傳轉化

20世紀70年代末80年代初，人們用野生型Ri和Ti質粒轉化煙草和馬鈴薯細胞獲得再生植株後，以Ti質粒為載體的植物遺傳轉化技術隨之被建立。近年來植物的遺傳轉化技術得到了迅速發展，建立了多種轉化系統。按照基因引入受體植物細胞的方法，植物遺傳轉化技術大體可分為兩類：以載體為媒介的基因轉移和基因或DNA的直接轉移。所謂以載體為媒介的基因轉移就是將目的基因連於某一載體DNA上，然後通過寄主感染受體植物等途徑將外源基因轉入植物細胞的技術。DNA的直接轉移是指利用植物細胞生物學特性，通過物理、化學和生物學方法將外源基因轉入植物細胞的技術。

（一）載體法轉化 農桿菌介導的轉化是最主要的一種載體轉化方法。利用經過改造的農桿菌Ti質粒為載體可以高效地轉移外源基因。所獲得的轉化植物有兩種基本方法：一種是1979年Marton等以植物原生質為受體的共培養法（ocultivation）；一種是1985年Horsch等人建立的葉盤法（leaf disc cocultivation）。

共培養法是把農桿菌與植物原生質體共同培養以實現轉化的方法。其程序包括農桿菌對初生細胞壁的原生質體的轉化、轉化細胞的篩選和誘導轉化細胞分化並再生植株。

葉盤法實際上是對共培養法加以改進後而創立的一種轉化方法。用農桿菌感染葉片外植體並短期共培養。在培養過程中，農桿菌的vir基因被誘導，它的活化可以啟動T-DNA向植物細胞的轉移。共培養後，也要進行轉化的外植體的篩選、愈傷組織的培養、誘導分化等步驟，以得到再生植株。葉盤法由於不需進行原生質體操作等，方法簡單，獲得轉化植株也更快，是用植物外植體為材料進行轉基因的一個良好途徑。

農桿菌介導的遺傳轉化是大多數雙子葉植物轉化中常採用的方法，但由於農桿菌具有宿主局限性，極少能感染單子葉植物，特別是一些重要的農作物如水稻、小麥、玉米等對農桿菌不敏感，難於應用此法進行遺傳轉化。

除上述以Ti質粒為載體的基因轉化外，還可以用脂質體（liposome）為載體進行遺傳轉化。脂質體是由磷脂組成的膜狀結構，因此可將DNA分子包裝在脂質體內以避免受體細胞DNase的降解，把DNA分子導入到植物的原生質體中去。

（二）基因直接轉移的方法 這是指既不依賴於農桿菌，也不依賴其他載體或媒介的一些基因轉移方法。

1．電激和電注射法 電脈沖能改變細胞膜的透性。通過高壓電脈沖的電激穿孔作用把外源DNA引入植物原生質體的方法就稱為電激法（electroporation）。這種方法現已較廣泛地應用於單子葉和雙子葉植物以及動物的基因轉移，如20世紀80年代末用此法將新黴素磷酸轉移酶（NPT Ⅱ）基因轉入玉米自交系的原生質體，已再生成植株。

通過電激技術把基因直接引入完整的植物細胞或組織的方法，稱作電注射（electroinjection）。這種方法可避免原生質體培養和再生成植株的繁雜操作與困難，因而具有巨大的應用潛力。

2．基因槍法 基因槍法又稱粒子轟擊技術（particle bombardment）。這一方法是用粒子槍把表面吸附有外源DNA的金屬微粒高速地射進植物細胞或組織。由於此法快速簡便，不受宿主范圍限制，而受體植物細胞不需去除細胞壁，轉化率又高，被轉化的細胞或組織容易再生成植株，因而頗受關注。

3．微注射法 微注射法（microinjection）是利用顯微注射儀等，通過機械的方法將外源基因或DNA直接注入細胞核或細胞質。與其他方法相比，這個方法對外源遺傳物質的導入更為直接和有效。

微注射法除用於植物細胞外，近些年還發展到用於直接注射植物子房，這樣更有利於外源遺傳物質對幼胚的轉化。這方面的工作我國於20世紀70年代即已進行了理論與實踐的探索，並已獲得抗枯萎病的棉花轉化植株抗蟲棉等。

二、轉基因動物技術及其應用

（一）轉基因動物的概念 藉助基因工程技術把外源目的基因導入生殖細胞、胚胎幹細胞和早期胚胎，並在受體染色體上穩定整合，使之經過各種發育途徑得到能把外源目的基因傳給子代的個體，即轉基因動物（transgenic animal）。轉入的目的基因稱為轉基因（transgene），這種轉移目的基因的過程稱為轉基因作用（transgenesis）。關於「轉基因」的概念，通常只限於動、植物中經基因工程技術進行的基因轉移，因此品種間不論有性或無性雜交獲得新基因的途徑都不屬此范疇。

（二）轉基因動物技術 轉基因動物技術是20世紀80年代初發展起來的一項生物技術，它克服了物種之間的生殖隔離，實現了動物物種之間遺傳物質的交換和重組。根據外源基因導入的方法和對象的不同，至今主要有3種途徑可以產生轉基因動物，即顯微注射法、反轉錄病毒法和胚胎幹細胞法。反轉錄病毒轉移基因的基本方法在前面已有簡介，這里只介紹顯微注射法和胚胎幹細胞法兩種。

1．受精卵原核顯微注射法 顯微注射技術是從動物胚胎學研究移核實驗的基礎上發展而來。20世紀80年代初期人們利用這一方法向動物生殖細胞轉移外源基因，成功地建立了轉基因小鼠。1985年轉基因綿羊和轉基因豬問世，以後轉基因大鼠、兔、雞、牛、魚等都已陸續取得成功，可見顯微注射法是迄今應用得較為普遍而又最有成效的一種獲得轉基因動物的技術。

本方法是在顯微鏡下，用直徑約為1μm的玻璃管直接插入受精卵的雄原核內，將毛細管內所帶有的外源基因的DNA注入原核，然後將其移植到假孕母體輸卵管或子宮內並發育成子代個體。為了解轉基因的整合情況，可酌情應用斑點雜交、多聚酶鏈式反應或Southern印跡雜交等方法對子代個體DNA進行檢測。

顯微注射法的優點是導入的外源基因片段可長達50 kb，且無需載體，外源基因在宿主染色體上的整合率相對較高。其不足之處是外源基因的整合是隨機的，因而難以控制其整合率；再者，對外源基因能否穩定整合於受體基因組的檢測，必須等到子一代個體出生後經過選擇才能確定，不利於在生育期長、產仔少的大家畜中應用。

2．胚胎幹細胞介導法 胚胎幹細胞（embryonic stem cell，ES）是指從哺乳動物胚胎囊胚期內的細胞團中分離出來的尚未分化的胚胎細胞，這種細胞具有發育的多能性，能夠分化出各種組織。20世紀80年代中期人們開始研究利用ES細胞獲得轉基因動物的方法。這個途徑是將外源基因直接導入ES細胞，經體外培養篩選後再注入到受體囊胚腔中，與其中的囊胚細胞聚集在一起，成為受體胚胎的一部分，參與其分化。由這種胚胎發育而成嵌合體的轉基因動物，即其中有一部分組織來源於整合有外源基因的供體ES細胞。在嵌合過程中，被轉化的ES細胞分化而成的生殖細胞可通過雜交將引入的外源基因傳遞下去。

在以胚胎幹細胞為媒介獲得轉基因動物的技術中，既可以用多種方法將外源基因導入ES細胞，且細胞的鑒定、篩選比較方便，又可預先在細胞水平上測定外源基因的拷貝數、定位和表達的水平以及插入的穩定性等，而且將ES細胞注入囊胚的操作較易進行，整合率相對較高。只是建立ES細胞系本身就是一項難度極高的工作，目前小鼠ES細胞系雖已建立，但在豬、羊中還未能得到真正穩定的ES細胞株。

（三）轉基因動物的應用 轉基因動物的研究內容非常廣泛，20世紀80～90年代以來從基礎理論到應用技術在深度和廣度上都有了很大發展，並已日漸由實驗室走向生產實踐。

1．在基因表達調控研究方面的應用 利用轉基因動物可作為在體內研究外源基因表達調控的「反應器」，下面僅就DNA順式調控元件和基因在發育中的時空調節為例予以介紹。

（1）順式調控元件的研究 異常的脂蛋白水平與動脈粥樣硬化等疾病有關。人類有5種脂蛋白，各自含有不同的載脂蛋白。現已發現約有17種載脂蛋白，它們的編碼基因已測序，是用於研究心血管疾病的候選基因。把載脂蛋白基因轉入小鼠，可用來研究人脂蛋白代謝、調控以及動脈粥樣硬化。在研究載脂蛋白基因組織特異性表達的順式調控元件時，發現有兩簇載脂蛋白基因凋節的組織特異性表達（圖19-15）。一簇包括A－Ⅰ、C-Ⅲ和 A-Ⅳ基因，定位於人11號染色體長臂2區3帶（11q23），是按A－Ⅰ、C－Ⅲ、A－Ⅳ的順序組成。C－Ⅲ的轉錄方向與其他兩個基因相反。 A-Ⅰ和C-Ⅲ主要在肝和小腸中表達，A-Ⅳ主要在小腸表達。在 C-Ⅲ基因的-0.2～-1.4bp之間是調節 A－Ⅰ基因在小腸中表達的區域。這個區域也是 C－Ⅲ和A－Ⅳ基因在小腸表達的凋控元件，表明這一元件可以調節整個載脂蛋白基因簇在小腸的表達。另一基因簇定位於19號染色體長臂1區3帶（19q13），包含有E、C－Ⅰ和C-Ⅱ基因，它們按E、C－Ⅰ、C－Ⅱ順序排列。E基因主要在肝臟和大部分身體組織中表達，但表達水平低。以後發現在C－Ⅰ基因和C－Ⅱ基因之間有一調控區可使E基因在肝臟內高水平表達，該區長約154 bp。此外，還證實這個調控區也調節該座位其他兩個載脂蛋白基因 C－Ⅰ和 C－Ⅱ在肝臟的表達。的表達。

（2）與發育相關基因的表達與調控 用轉基因動物可研究基因在發育中的時空調控。珠蛋白基因是研究發育調控的最好例子。人類珠蛋白基因分為α、β兩簇，分別定位於16號和11號染色體，各長30kb和60kb。據1993年的報道，為分析完整的β-珠蛋白基因中人的珠蛋白基因的開關調控，Peterson等把一個含有248 kb長的人β-珠蛋白基因簇的酵母人工染色體（YAC）轉入小鼠。對轉基因小鼠中此基因簇的表達分析表明，在成年的轉基因動物中只有人β-珠蛋白表達；在子一代和子二代動物中證實YAC β座位有β樣珠蛋白基因的發育開關調控，即在卵黃囊中有ε-和γ-珠蛋白基因表達，在14天的肝臟中有少量γ和大量β表達，而在成年動物中則僅有β珠蛋白基因的mRNA表達。採用先在酵母細胞內通過同源重組的方式使YAC發生突變，然後把這種突變的YAC導入小鼠，就可以詳細研究整個座位上基因的調控機制，如珠蛋白基因在發育與分化中的基因表達、定點誘變的β基因對發育凋節的影響等等。

除前述有關基因表達凋控的研究外，把轉基因動物用於遺傳病動物模型的研製近年來發展也很快，如把pro-αⅠ膠原突變基因導入小鼠基因組，可產生類似人的骨發育不全症的轉基因小鼠，這對了解人類遺傳病的發病機理意義重大。

2．用於基因產品的制備

在轉基因動物中，導入的目的基因表達，人們就可以從該動物的乳汁和血液里獲得目的基因產物，因此，可把轉基因動物看作是一種個體表達系統（whole animal expression system），以制備某種基因產物。這樣的轉基因動物常被稱作動物生物反應器（animal bioreactor）。

1982年Palmiter把大鼠生長激素基因轉入小鼠，成功地獲得高效表達生長激素的小鼠，其體積明顯增加，證實了用轉基因動物生產外源基因產品的可行性。近年來的報道已證實在轉基因家畜（如豬）的乳腺中可高效合成自身不含有的異源蛋白，如乳清蛋白等。目前，英國正在研究通過羊β-乳球蛋白啟動子和乳清蛋白啟動子的控制，在轉基因羊體內表達人α1抗胰蛋白酶和凝血因子Ⅸ；在美國已有在轉基因小鼠、乳羊和乳牛乳汁中分別表達產生tPA和促性腺素的研究報道。我國利用轉基因動物為反應器生產基因製品的工作也在展開，最近有關單位已從轉基因羊乳汁中獲得促紅細胞生成素。

3．動物品種的培育與改良

把具有優良性狀的基因或抗病基因導入畜禽以培育新的品種，這是轉基因動物研究中的一個極重要的方面。如已培育出抗雞白細胞組織增生病毒的轉基因雞新品種。為增強魚類的抗凍性，已有抗凍蛋白基因在轉基因鮭魚中表達的報道。1985年我國學者朱作岩在國際上首次將小鼠MT／hGH融合基因注入金魚受精卵中，獲得轉基因金魚，其F1比轉基因魚的同代大兩倍。以後該類實驗中還陸續獲得其他鯽、鯉等幾種轉入生長激素基因的魚。

三、轉基因技術研究進展

（一）基因分離技術的發展 真核生物基因組非常大，巨遺傳背景常不清楚，要從這樣龐大的DNA中分離目的基因實非易事。但是由於生物化學、酶學、分子生物學等學科的迅速發展，為基因的分離提供了有效手段，如今已發展了一些新的分離目的基因的技術，如PCR、轉座子標簽法與基因組消減技術等。

1．轉座子標簽技術 基因發生轉座最重要的遺傳效應是引起插入突變，也就是使插入位置的基因失活並誘導產生突變型，或在插入位置上出現新基因。因此，可用轉座子作探針克隆出該突變基因，再用突變基因作探針，從野生型個體中分離並克隆出野生型基因。這種用轉座子來分離基因的技術稱為轉座子標簽技術（transposon tagging）（圖19－16）。這種技術的一個顯著特點是可以用來分離預先不清楚表達產物的基因。目前已可利用在分子水平上研究得較為清楚的轉座子系統如玉米的Ac／Ds、金魚草的Tam3等來分離異源植物的基因。

利用轉座子分離植物基因時，首先要構建含轉座子與質粒載體，因為已分離得到的轉座子與選擇標記需整合到適當的質粒基因組中才能用於目標植物的遺傳轉化。當前用於構建轉座子載體的質粒主要是根癌農桿菌的Ti質粒和pBR322等。其次是目標植物的遺傳轉化，現常用帶有載體系統的根癌農桿菌進行轉化。第三是轉座及拷貝數的檢測。最後是轉座子插入突變的檢測及分離。而對分離得到的突變體，還要證明其突變確系轉座子的插入所引起的。

近幾年，一些用傳統生化方法難以分離的基因已用轉座子標簽法分離出來，如金魚草中控制花瓣及雄蕊發育的基因，與花的發生、發育有關的基因，亞麻的抗銹基因等。美國、荷蘭等國也分別利用轉座子分離擬南芥菜種子中脂肪酸合成的基因和研究植物病原體的抗性。

2．基因組消減技術 基因組消減（genomic subtraction）技術是最近幾年在PCR基礎上發展起來的根據表型變異進行目的基因分離和鑒定的又一種方法，已被應用於動、植物中分離遺傳背景不十分清楚的基因，如在醫學研究中已將該技術用於分離和鑒定腫瘤缺失和重排基因、制備多態位點探針、分離遺傳性疾病基因和基因治療等領域。

運用消減雜交技術分離缺失序列的概念最早是由Buatz提出的，他利用T4噬菌體缺失突變株的DNA來分離相應缺失區域的mRNA並獲得成功。以後被許多實驗室引用並加以改進。1989年D．Stuars和L．Wieland分別將PCR技術引入消減雜交方法中，使基因組消減雜交技術得以推廣應用。這一技術的基本原理是先用γ射線等引起機體大片段DNA的缺失突變，然後用此突變體DNA與野生型DNA雜交，用以去除野生型中突變體的DNA。如此反復幾次，在反應體系中突變體DNA所缺失的那段親本DNA序列便被保留下來。採用生物素-親和素-磁珠系統或HAT結合生物素-親和素層析系統富集缺失這種序列並用PCR技術擴增。擴增的序列再用來與野生型基因文庫雜交，從而克隆到對應缺失性狀的基因（圖19-17）。

用基因組消減雜交技術目前已從擬南芥中成功地克隆到包含赤黴素GA1位點的基因。在醫學研究中也有通過基因組消減雜交技術克隆人染色體特異的基因探針的報道，如杜興式肌營養不良（chenne muscular dystrophy，DMD）和脈絡膜缺損（choroideremia）座位的探針。

（二）基因剔除技術 基因剔除（gene knock-out）技術又稱基因打靶技術（gene trageting），是20世紀80年代末發展起來的。這是利用同源重組的方法以建立基因定點滅活細胞系或獲得基因定點滅活動物。這一技術近年來應用於生物學的諸多研究領域，已獲得數百種基因定位缺陷小鼠。

基因剔除技術的原理首先是用基因重組方法在目的基因片段中插入一外源基因作為篩選標記基因並使目的基因失活（定點突變），再將此（滅活）基因轉入胚胎多能幹細胞（ES細胞）中，通過細胞內的基因同源重組使滅活基因取代染色體上原有的目的基因。經篩選和基因型鑒定後，把定點突變後的ES細胞注入宿主囊胚腔內，然後將胚胎植入假孕母體子宮，使其發育成目的基因缺陷（突變）的嵌合體，經子代自交後篩選出目的基因缺陷的純合子即基因剔除動物。

基因剔除的具體實驗步驟是：首先要進行同源重組載體的設計與構建，即選擇具有一定長度（5～7kb以上）與目的基因功能區域同源的序列，並插入選擇性標記基因（如新黴素抗性基因neo等），以便於篩選。在此同源序列的一端或兩端還可以連接上負篩選標志基因（如單純皰疹病毒胸苷激酶基因等）。用電轉染等方法將此同源重組載體轉染靶細胞。通過葯物抗性來篩選重組細胞克隆，並用PCR和Southern雜交等方法對重組細胞進行基因型鑒定，這時得到的就是單個等位基因被剔除的雜合子細胞。為建立等位基因雙剔除的細胞系，則還要將單個等位基因剔除的細胞大量傳代培養，然後在更高濃度的選擇性培養基中多次重復篩選，並對最終得到的陽性克隆進行基因型鑒定。

在應用上，通過探討目的基因突變在基因剔除動物個體發育中的時空效應以及分析體內單基因缺陷所產生的表型異常，可以研究基因功能和調控，建立疾病的動物模型和基因治療等。因此，在細胞水平進行基因剔除研究有非常重要的意義。如近幾年國外已報道建立了用於研究心血管疾病的載脂蛋白E（apoE）、低密度脂蛋白受體的基因剔除動物。

基因剔除細胞系的建立有可能直接發現特定基因剔除後的影響，闡明基因功能，制備基因缺失的細胞模型，用於發病機理或基因治療的研究。體細胞與ES細胞同源重組有所不同，後者一般只需將同源染色體等位基因之一滅活，就能在嵌合體後代中最終獲得純合的基因剔除動物。而在體細胞水平滅活特定基因就必須把一對等位基因都滅活，否則無法研究其功能。目前採用兩種方法都可成功地達到這一目的：一是用兩種帶有不同標記基因的同源重組載體分別對靶細胞進行兩次同源重組；另一是把單個等位基因滅活的細胞系傳代培養，提高標記基因產物抗葯物的濃度，利用標記基因表達的累加效應，篩選出細胞系中自然發生的雙等位基因被剔除的細胞克隆。

⑤ 遺傳學中提到的母親的年齡效應是什麼意思，這個的定義

遺傳學中提到的母親的年齡效應是什麼意思
① 轉座引起插入突變；
轉座引起插入突變 各種IS、Tn轉座子都可以引起插入突變。如果 插入位於某操縱子的前半部分，就可能造成極性突 變，導致該操縱子後半部分結構基因表達失活。
② 轉座產生新的基因；
如果轉座子上帶有抗葯性基因，它一方面造成靶DNA 序列上的插入突變，同時也使這個位點產生抗葯性。
③ 轉座產生的染色體畸變；
當復制性轉座發生在宿主DNA原有位點附近時，往往導 致轉座子兩個拷貝之間的同源重組，引起DNA缺失或倒位。 若同源重組發生在兩個正向重復轉座區之間，就導致宿主染 色體DNA缺失；若重組發生在兩個反向重復轉座區之間，則 引起染色體DNA倒位。
④ 轉座引起的生物進化。
由於轉座作用，使原來在染色體上相距甚遠的基因組 合到一起，構建成一個操縱子或表達單元，可能產生新的 生物學功能的基因和新的蛋白質分子。

⑥ 簡述細胞質遺傳與母體效應的異同

孟德爾遺傳只適用於真核生物有性生殖，是細胞核遺傳。母性影響是指卵細胞中有線粒體，線粒體中有DNA，是細胞質遺傳，也叫線粒體遺傳。表觀遺傳學是研究基因的核苷酸序列不發生改變的情況下，基因表達了可遺傳的變化的一門遺傳學分支學科。表觀遺傳的現象很多，已知的有DNA甲基化，基因組印記，母體效應，基因沉默（gesilencin，核仁顯性，休眠轉座子激活和RNA編輯等。

⑦ 轉座子的研究進展

直到1980年之前的很長一段時間，科學界一直認為，玉米TEs的發現既無實用性，又無普遍性。但事實上，現在分子遺傳學家們不僅從很多種的原核生物和真核生物中分離出了Es，而且在DNA水平和應用方面進行了卓有成效的研究。 20世紀60、70年代，研究人員已經在病毒、細菌、真菌及某些高等生物中發現TEs的存在。隨著分子生物學和分子遺傳學的進一步發展，研究者們又在其他多種動植物，特別是玉米之外的其他高等植物中陸續發現TEs普遍存在，目前已經發現的TEs有上千種之多。
有研究表明，在昆蟲中編碼反轉錄酶的TEs有兩大類：含長末端重復的（LTRs）和不含長末端重復的。LTRs反轉錄轉座子是具有兩側長正向重復末端序列的片段，中間部分序列包含了一個或幾個ORFs（開放性閱讀框架，能編碼TEs復制、轉座所必需的蛋白質），它包括有Gypsy Ty3家族、Copia Ty1家族和Pao因子等。不含長末端重復的TEs有時稱為反轉座子，能編碼反轉錄酶但缺乏整合酶，包括有I、F、G、Jockey和Doc等因子。果蠅在昆蟲中是最常用的研究材料，研究證實，果蠅基因組的10%～12%是由TEs組成。在宿主中，TEs可能改變基因表達模型，可能改變ORFs編碼序列，也可能對細胞功能產生影響。
研究還發現，哺乳動物基因組中整合了大量反轉錄轉座子。根據它們的結構特點和起源，研究者們已經對哺乳動物基因組中反轉錄轉座子進行了分類、擴增途徑和擴增酶學等方面的細致研究。同時，研究還發現，人類基因組中有35%以上的序列為轉座子序列，反轉錄轉座子是引起人類疾病的潛在病因。
另一些研究發現，高等植物基因組含有大量各式各樣的串聯重復序列和出現頻率很高的散布重復序列，如轉座子、反轉座子、短散布核元件和一些新發現的小型轉座子等，它們當中的大多數是具有移動能力的可轉座基因。高等植物中的反轉錄轉座子分病毒家族和非病毒家族兩類，病毒家族包括反轉錄病毒和類似於反轉錄病毒的非病毒轉座子，病毒家族中的反轉錄轉座子可再細分為Ty3 gypsy類和Ty1 copia類；非病毒家族可細分為LINE類和SINE類。目前除了玉米外，水稻和小麥是被研究得比較多的高等植物。
綜上所述，這些研究表明一個基本事實，那就是TEs在生物界具有普遍性。目前已經發現的轉座因子包括插入序列（IS）、轉座子（Tn）、轉座質粒和轉座噬菌體（Mu）等不同類型。 與此同時，大量的研究已經發現，TEs參與許多重要的生理活動、表現出許多的遺傳學效應，比如TEs能夠引起插入突變、使插入位置上出現新基因、引發回復突變或染色體畸變、造成同源序列整合、促進基因組進化等等。同時，作為一種工具或技術，TEs在基因工程、分子生物學、發育生物學、疾病預防等方面得到廣泛的應用。限於篇幅，這里僅從以下幾個方面略加說明：
TEs有利於基因組的進化
TEs對生物進化有明顯影響，比如在基因突變、基因組進化和物種形成方面起重要作用。最明顯的效應是TEs能夠啟動重組，最後導致基因組轉座重排。有研究還發現，基因可能以TEs為載體實現橫向轉移（如微生物與高等動植物之間），證據之一就是人類蛋白質有61%與果蠅同源、43%與線蟲同源、46%與酵母同源。生物可以通過基因的轉座重組來適應隨時改變的環境以求生存。當然，重組的結果可能因缺失若干功能基因而出現有害效應。
近年有報道指出，TEs有增強宿主基因組自身進化，對環境變化作出反應的潛在能力，很可能是遺傳多樣性的主要源泉。果蠅TEs對基因組進化有重要影響，果蠅的逆轉錄轉座因子從X染色體「逃逸」的發現正好說明了新基因進化的一種普遍機制。Batzer領導的研究組還發現，人類基因組中存在大量的轉座因子Alu，它在人類進化中起到關鍵作用。該研究組認為，低活性的Alu因子在很長的一段時間內維持著低的拷貝數，並偶爾產生短壽命的高活性後裔，而這種後裔則促進了人類基因組中Alu因子的形成和擴增。
高等植物的TEs在漫長的進化過程中對基因和基因組多樣性的形成所起的作用，成為近年來分子生物學領域中的重要研究內容。反轉錄轉座子在植物界中普遍存在，並在植物基因和基因組進化中扮演了一個極其重要的角色。
高等植物的轉座子標簽法基因研究
轉座子已經被廣泛用於植物基因的分離和克隆。轉座子標簽法是近年來發展起來的一種非常有效的分子生物技術，是一種利用TEs插入高等植物基因組中造成基因突變，然後通過分離TEs插入的旁鄰順序，進而克隆出突變基因的策略。這種策略在高等植物功能基因組學的研究中十分有用。近些年，玉米的Ac/Ds已經被導入多種異源植物如煙草、番茄、擬南芥、矮牽牛和水稻等，並證明在這些異源植物中仍保持轉座活性，同時還得到一些突變植株。隨著不同植物基因組研究進程加快，需要通過反向遺傳學來研究已知序列基因的功能，大規模的轉座子突變已成為功能基因組學研究的一種很重要手段。
影響基因同義密碼子的使用
劉慶坡等人利用635個包含完整TEs插入的粳稻CDS序列，對TEs如何影響基因編碼區的鹼基組成及基因的表達水平，進而對基因同義密碼子的使用偏性產生影響進行了詳細分析。研究發現，TEs插入極顯著地影響到基因編碼區的同義密碼子使用；TEs對不同基因的表達水平具有多重影響，有的基因表達被抑制，有的反而增強，但總的來說它減少了基因表達水平對同義密碼子使用的影響程度。
果蠅P因子的應用研究
在低等生物中，TEs已成為一種常規的用於製造轉基因動物和插入突變等遺傳操作的工具。果蠅P因子（轉座因子）作為基因載體是很有希望的真核生物基因工程的載體，可用於確認基因、克隆基因、安置基因回到基因組。
現在已能把帶有某種限制酶切點的P因子克隆到質粒pBR322中，然後在P因子酶切點上插入外源DNA。經過擴增後，將這種重組DNA用微量注射儀直接注入果蠅的受精卵中。結果所克隆的基因能隨P因子插入受體細胞的基因里，並且得到表達。由於攜帶目的基因的P因子可從質粒轉座到任意染色體上，故適合作為載體來構建轉基因生物。
用於哺乳動物基因功能的研究
復旦大學的丁升、李剛等人將一種源於飛蛾的PB轉座因子用於小鼠和人類細胞的基因功能研究，於2005年7月在世界上首次創立了一個高效實用的哺乳動物TEs系統，為大規模研究哺乳動物基因功能提供了新方法。他們發現PB因子在人和小鼠的細胞中表現出高效的轉座活性。更可喜的是，該技術事半功倍，不用培養幹細胞，直接修改小鼠的受精卵。兩位研究者花了3個月的時間，就初步確定了70多個陌生的小鼠基因的功能。這種方法用於人類基因組計劃的研究，將大大加速基因功能的研究進程。國際權威學術雜志《細胞》的評論認為，這「是里程碑式的發現，將可能在世界范圍內改變小鼠遺傳學研究，並有用於人類基因治療的前景。」

⑧ 轉基因動物的概念是什麼

一、植物的遺傳轉化

20世紀70年代末80年代初，人們用野生型Ri和Ti質粒轉化煙草和馬鈴薯細胞獲得再生植株後，以Ti質粒為載體的植物遺傳轉化技術隨之被建立。近年來植物的遺傳轉化技術得到了迅速發展，建立了多種轉化系統。按照基因引入受體植物細胞的方法，植物遺傳轉化技術大體可分為兩類：以載體為媒介的基因轉移和基因或DNA的直接轉移。所謂以載體為媒介的基因轉移就是將目的基因連於某一載體DNA上，然後通過寄主感染受體植物等途徑將外源基因轉入植物細胞的技術。DNA的直接轉移是指利用植物細胞生物學特性，通過物理、化學和生物學方法將外源基因轉入植物細胞的技術。

（一）載體法轉化 農桿菌介導的轉化是最主要的一種載體轉化方法。利用經過改造的農桿菌Ti質粒為載體可以高效地轉移外源基因。所獲得的轉化植物有兩種基本方法：一種是1979年Marton等以植物原生質為受體的共培養法（ocultivation）；一種是1985年Horsch等人建立的葉盤法（leaf disc cocultivation）。

共培養法是把農桿菌與植物原生質體共同培養以實現轉化的方法。其程序包括農桿菌對初生細胞壁的原生質體的轉化、轉化細胞的篩選和誘導轉化細胞分化並再生植株。

葉盤法實際上是對共培養法加以改進後而創立的一種轉化方法。用農桿菌感染葉片外植體並短期共培養。在培養過程中，農桿菌的vir基因被誘導，它的活化可以啟動T-DNA向植物細胞的轉移。共培養後，也要進行轉化的外植體的篩選、愈傷組織的培養、誘導分化等步驟，以得到再生植株。葉盤法由於不需進行原生質體操作等，方法簡單，獲得轉化植株也更快，是用植物外植體為材料進行轉基因的一個良好途徑。

農桿菌介導的遺傳轉化是大多數雙子葉植物轉化中常採用的方法，但由於農桿菌具有宿主局限性，極少能感染單子葉植物，特別是一些重要的農作物如水稻、小麥、玉米等對農桿菌不敏感，難於應用此法進行遺傳轉化。

除上述以Ti質粒為載體的基因轉化外，還可以用脂質體（liposome）為載體進行遺傳轉化。脂質體是由磷脂組成的膜狀結構，因此可將DNA分子包裝在脂質體內以避免受體細胞DNase的降解，把DNA分子導入到植物的原生質體中去。

（二）基因直接轉移的方法 這是指既不依賴於農桿菌，也不依賴其他載體或媒介的一些基因轉移方法。

1．電激和電注射法 電脈沖能改變細胞膜的透性。通過高壓電脈沖的電激穿孔作用把外源DNA引入植物原生質體的方法就稱為電激法（electroporation）。這種方法現已較廣泛地應用於單子葉和雙子葉植物以及動物的基因轉移，如20世紀80年代末用此法將新黴素磷酸轉移酶（NPT Ⅱ）基因轉入玉米自交系的原生質體，已再生成植株。

通過電激技術把基因直接引入完整的植物細胞或組織的方法，稱作電注射（electroinjection）。這種方法可避免原生質體培養和再生成植株的繁雜操作與困難，因而具有巨大的應用潛力。

2．基因槍法 基因槍法又稱粒子轟擊技術（particle bombardment）。這一方法是用粒子槍把表面吸附有外源DNA的金屬微粒高速地射進植物細胞或組織。由於此法快速簡便，不受宿主范圍限制，而受體植物細胞不需去除細胞壁，轉化率又高，被轉化的細胞或組織容易再生成植株，因而頗受關注。

3．微注射法 微注射法（microinjection）是利用顯微注射儀等，通過機械的方法將外源基因或DNA直接注入細胞核或細胞質。與其他方法相比，這個方法對外源遺傳物質的導入更為直接和有效。

微注射法除用於植物細胞外，近些年還發展到用於直接注射植物子房，這樣更有利於外源遺傳物質對幼胚的轉化。這方面的工作我國於20世紀70年代即已進行了理論與實踐的探索，並已獲得抗枯萎病的棉花轉化植株抗蟲棉等。

二、轉基因動物技術及其應用

（一）轉基因動物的概念 藉助基因工程技術把外源目的基因導入生殖細胞、胚胎幹細胞和早期胚胎，並在受體染色體上穩定整合，使之經過各種發育途徑得到能把外源目的基因傳給子代的個體，即轉基因動物（transgenic animal）。轉入的目的基因稱為轉基因（transgene），這種轉移目的基因的過程稱為轉基因作用（transgenesis）。關於「轉基因」的概念，通常只限於動、植物中經基因工程技術進行的基因轉移，因此品種間不論有性或無性雜交獲得新基因的途徑都不屬此范疇。

（二）轉基因動物技術 轉基因動物技術是20世紀80年代初發展起來的一項生物技術，它克服了物種之間的生殖隔離，實現了動物物種之間遺傳物質的交換和重組。根據外源基因導入的方法和對象的不同，至今主要有3種途徑可以產生轉基因動物，即顯微注射法、反轉錄病毒法和胚胎幹細胞法。反轉錄病毒轉移基因的基本方法在前面已有簡介，這里只介紹顯微注射法和胚胎幹細胞法兩種。

1．受精卵原核顯微注射法 顯微注射技術是從動物胚胎學研究移核實驗的基礎上發展而來。20世紀80年代初期人們利用這一方法向動物生殖細胞轉移外源基因，成功地建立了轉基因小鼠。1985年轉基因綿羊和轉基因豬問世，以後轉基因大鼠、兔、雞、牛、魚等都已陸續取得成功，可見顯微注射法是迄今應用得較為普遍而又最有成效的一種獲得轉基因動物的技術。

本方法是在顯微鏡下，用直徑約為1μm的玻璃管直接插入受精卵的雄原核內，將毛細管內所帶有的外源基因的DNA注入原核，然後將其移植到假孕母體輸卵管或子宮內並發育成子代個體。為了解轉基因的整合情況，可酌情應用斑點雜交、多聚酶鏈式反應或Southern印跡雜交等方法對子代個體DNA進行檢測。

顯微注射法的優點是導入的外源基因片段可長達50 kb，且無需載體，外源基因在宿主染色體上的整合率相對較高。其不足之處是外源基因的整合是隨機的，因而難以控制其整合率；再者，對外源基因能否穩定整合於受體基因組的檢測，必須等到子一代個體出生後經過選擇才能確定，不利於在生育期長、產仔少的大家畜中應用。

2．胚胎幹細胞介導法 胚胎幹細胞（embryonic stem cell，ES）是指從哺乳動物胚胎囊胚期內的細胞團中分離出來的尚未分化的胚胎細胞，這種細胞具有發育的多能性，能夠分化出各種組織。20世紀80年代中期人們開始研究利用ES細胞獲得轉基因動物的方法。這個途徑是將外源基因直接導入ES細胞，經體外培養篩選後再注入到受體囊胚腔中，與其中的囊胚細胞聚集在一起，成為受體胚胎的一部分，參與其分化。由這種胚胎發育而成嵌合體的轉基因動物，即其中有一部分組織來源於整合有外源基因的供體ES細胞。在嵌合過程中，被轉化的ES細胞分化而成的生殖細胞可通過雜交將引入的外源基因傳遞下去。

在以胚胎幹細胞為媒介獲得轉基因動物的技術中，既可以用多種方法將外源基因導入ES細胞，且細胞的鑒定、篩選比較方便，又可預先在細胞水平上測定外源基因的拷貝數、定位和表達的水平以及插入的穩定性等，而且將ES細胞注入囊胚的操作較易進行，整合率相對較高。只是建立ES細胞系本身就是一項難度極高的工作，目前小鼠ES細胞系雖已建立，但在豬、羊中還未能得到真正穩定的ES細胞株。

（三）轉基因動物的應用 轉基因動物的研究內容非常廣泛，20世紀80～90年代以來從基礎理論到應用技術在深度和廣度上都有了很大發展，並已日漸由實驗室走向生產實踐。

1．在基因表達調控研究方面的應用 利用轉基因動物可作為在體內研究外源基因表達調控的「反應器」，下面僅就DNA順式調控元件和基因在發育中的時空調節為例予以介紹。

（1）順式調控元件的研究 異常的脂蛋白水平與動脈粥樣硬化等疾病有關。人類有5種脂蛋白，各自含有不同的載脂蛋白。現已發現約有17種載脂蛋白，它們的編碼基因已測序，是用於研究心血管疾病的候選基因。把載脂蛋白基因轉入小鼠，可用來研究人脂蛋白代謝、調控以及動脈粥樣硬化。在研究載脂蛋白基因組織特異性表達的順式調控元件時，發現有兩簇載脂蛋白基因凋節的組織特異性表達（圖19-15）。一簇包括A－Ⅰ、C-Ⅲ和 A-Ⅳ基因，定位於人11號染色體長臂2區3帶（11q23），是按A－Ⅰ、C－Ⅲ、A－Ⅳ的順序組成。C－Ⅲ的轉錄方向與其他兩個基因相反。 A-Ⅰ和C-Ⅲ主要在肝和小腸中表達，A-Ⅳ主要在小腸表達。在 C-Ⅲ基因的-0.2～-1.4bp之間是調節 A－Ⅰ基因在小腸中表達的區域。這個區域也是 C－Ⅲ和A－Ⅳ基因在小腸表達的凋控元件，表明這一元件可以調節整個載脂蛋白基因簇在小腸的表達。另一基因簇定位於19號染色體長臂1區3帶（19q13），包含有E、C－Ⅰ和C-Ⅱ基因，它們按E、C－Ⅰ、C－Ⅱ順序排列。E基因主要在肝臟和大部分身體組織中表達，但表達水平低。以後發現在C－Ⅰ基因和C－Ⅱ基因之間有一調控區可使E基因在肝臟內高水平表達，該區長約154 bp。此外，還證實這個調控區也調節該座位其他兩個載脂蛋白基因 C－Ⅰ和 C－Ⅱ在肝臟的表達。的表達。

（2）與發育相關基因的表達與調控 用轉基因動物可研究基因在發育中的時空調控。珠蛋白基因是研究發育調控的最好例子。人類珠蛋白基因分為α、β兩簇，分別定位於16號和11號染色體，各長30kb和60kb。據1993年的報道，為分析完整的β-珠蛋白基因中人的珠蛋白基因的開關調控，Peterson等把一個含有248 kb長的人β-珠蛋白基因簇的酵母人工染色體（YAC）轉入小鼠。對轉基因小鼠中此基因簇的表達分析表明，在成年的轉基因動物中只有人β-珠蛋白表達；在子一代和子二代動物中證實YAC β座位有β樣珠蛋白基因的發育開關調控，即在卵黃囊中有ε-和γ-珠蛋白基因表達，在14天的肝臟中有少量γ和大量β表達，而在成年動物中則僅有β珠蛋白基因的mRNA表達。採用先在酵母細胞內通過同源重組的方式使YAC發生突變，然後把這種突變的YAC導入小鼠，就可以詳細研究整個座位上基因的調控機制，如珠蛋白基因在發育與分化中的基因表達、定點誘變的β基因對發育凋節的影響等等。

除前述有關基因表達凋控的研究外，把轉基因動物用於遺傳病動物模型的研製近年來發展也很快，如把pro-αⅠ膠原突變基因導入小鼠基因組，可產生類似人的骨發育不全症的轉基因小鼠，這對了解人類遺傳病的發病機理意義重大。

2．用於基因產品的制備

在轉基因動物中，導入的目的基因表達，人們就可以從該動物的乳汁和血液里獲得目的基因產物，因此，可把轉基因動物看作是一種個體表達系統（whole animal expression system），以制備某種基因產物。這樣的轉基因動物常被稱作動物生物反應器（animal bioreactor）。

1982年Palmiter把大鼠生長激素基因轉入小鼠，成功地獲得高效表達生長激素的小鼠，其體積明顯增加，證實了用轉基因動物生產外源基因產品的可行性。近年來的報道已證實在轉基因家畜（如豬）的乳腺中可高效合成自身不含有的異源蛋白，如乳清蛋白等。目前，英國正在研究通過羊β-乳球蛋白啟動子和乳清蛋白啟動子的控制，在轉基因羊體內表達人α1抗胰蛋白酶和凝血因子Ⅸ；在美國已有在轉基因小鼠、乳羊和乳牛乳汁中分別表達產生tPA和促性腺素的研究報道。我國利用轉基因動物為反應器生產基因製品的工作也在展開，最近有關單位已從轉基因羊乳汁中獲得促紅細胞生成素。

3．動物品種的培育與改良

把具有優良性狀的基因或抗病基因導入畜禽以培育新的品種，這是轉基因動物研究中的一個極重要的方面。如已培育出抗雞白細胞組織增生病毒的轉基因雞新品種。為增強魚類的抗凍性，已有抗凍蛋白基因在轉基因鮭魚中表達的報道。1985年我國學者朱作岩在國際上首次將小鼠MT／hGH融合基因注入金魚受精卵中，獲得轉基因金魚，其F1比轉基因魚的同代大兩倍。以後該類實驗中還陸續獲得其他鯽、鯉等幾種轉入生長激素基因的魚。

三、轉基因技術研究進展

（一）基因分離技術的發展 真核生物基因組非常大，巨遺傳背景常不清楚，要從這樣龐大的DNA中分離目的基因實非易事。但是由於生物化學、酶學、分子生物學等學科的迅速發展，為基因的分離提供了有效手段，如今已發展了一些新的分離目的基因的技術，如PCR、轉座子標簽法與基因組消減技術等。

1．轉座子標簽技術 基因發生轉座最重要的遺傳效應是引起插入突變，也就是使插入位置的基因失活並誘導產生突變型，或在插入位置上出現新基因。因此，可用轉座子作探針克隆出該突變基因，再用突變基因作探針，從野生型個體中分離並克隆出野生型基因。這種用轉座子來分離基因的技術稱為轉座子標簽技術（transposon tagging）（圖19－16）。這種技術的一個顯著特點是可以用來分離預先不清楚表達產物的基因。目前已可利用在分子水平上研究得較為清楚的轉座子系統如玉米的Ac／Ds、金魚草的Tam3等來分離異源植物的基因。

利用轉座子分離植物基因時，首先要構建含轉座子與質粒載體，因為已分離得到的轉座子與選擇標記需整合到適當的質粒基因組中才能用於目標植物的遺傳轉化。當前用於構建轉座子載體的質粒主要是根癌農桿菌的Ti質粒和pBR322等。其次是目標植物的遺傳轉化，現常用帶有載體系統的根癌農桿菌進行轉化。第三是轉座及拷貝數的檢測。最後是轉座子插入突變的檢測及分離。而對分離得到的突變體，還要證明其突變確系轉座子的插入所引起的。

近幾年，一些用傳統生化方法難以分離的基因已用轉座子標簽法分離出來，如金魚草中控制花瓣及雄蕊發育的基因，與花的發生、發育有關的基因，亞麻的抗銹基因等。美國、荷蘭等國也分別利用轉座子分離擬南芥菜種子中脂肪酸合成的基因和研究植物病原體的抗性。

2．基因組消減技術 基因組消減（genomic subtraction）技術是最近幾年在PCR基礎上發展起來的根據表型變異進行目的基因分離和鑒定的又一種方法，已被應用於動、植物中分離遺傳背景不十分清楚的基因，如在醫學研究中已將該技術用於分離和鑒定腫瘤缺失和重排基因、制備多態位點探針、分離遺傳性疾病基因和基因治療等領域。

運用消減雜交技術分離缺失序列的概念最早是由Buatz提出的，他利用T4噬菌體缺失突變株的DNA來分離相應缺失區域的mRNA並獲得成功。以後被許多實驗室引用並加以改進。1989年D．Stuars和L．Wieland分別將PCR技術引入消減雜交方法中，使基因組消減雜交技術得以推廣應用。這一技術的基本原理是先用γ射線等引起機體大片段DNA的缺失突變，然後用此突變體DNA與野生型DNA雜交，用以去除野生型中突變體的DNA。如此反復幾次，在反應體系中突變體DNA所缺失的那段親本DNA序列便被保留下來。採用生物素-親和素-磁珠系統或HAT結合生物素-親和素層析系統富集缺失這種序列並用PCR技術擴增。擴增的序列再用來與野生型基因文庫雜交，從而克隆到對應缺失性狀的基因（圖19-17）。

用基因組消減雜交技術目前已從擬南芥中成功地克隆到包含赤黴素GA1位點的基因。在醫學研究中也有通過基因組消減雜交技術克隆人染色體特異的基因探針的報道，如杜興式肌營養不良（chenne muscular dystrophy，DMD）和脈絡膜缺損（choroideremia）座位的探針。

（二）基因剔除技術 基因剔除（gene knock-out）技術又稱基因打靶技術（gene trageting），是20世紀80年代末發展起來的。這是利用同源重組的方法以建立基因定點滅活細胞系或獲得基因定點滅活動物。這一技術近年來應用於生物學的諸多研究領域，已獲得數百種基因定位缺陷小鼠。

基因剔除技術的原理首先是用基因重組方法在目的基因片段中插入一外源基因作為篩選標記基因並使目的基因失活（定點突變），再將此（滅活）基因轉入胚胎多能幹細胞（ES細胞）中，通過細胞內的基因同源重組使滅活基因取代染色體上原有的目的基因。經篩選和基因型鑒定後，把定點突變後的ES細胞注入宿主囊胚腔內，然後將胚胎植入假孕母體子宮，使其發育成目的基因缺陷（突變）的嵌合體，經子代自交後篩選出目的基因缺陷的純合子即基因剔除動物。

基因剔除的具體實驗步驟是：首先要進行同源重組載體的設計與構建，即選擇具有一定長度（5～7kb以上）與目的基因功能區域同源的序列，並插入選擇性標記基因（如新黴素抗性基因neo等），以便於篩選。在此同源序列的一端或兩端還可以連接上負篩選標志基因（如單純皰疹病毒胸苷激酶基因等）。用電轉染等方法將此同源重組載體轉染靶細胞。通過葯物抗性來篩選重組細胞克隆，並用PCR和Southern雜交等方法對重組細胞進行基因型鑒定，這時得到的就是單個等位基因被剔除的雜合子細胞。為建立等位基因雙剔除的細胞系，則還要將單個等位基因剔除的細胞大量傳代培養，然後在更高濃度的選擇性培養基中多次重復篩選，並對最終得到的陽性克隆進行基因型鑒定。

在應用上，通過探討目的基因突變在基因剔除動物個體發育中的時空效應以及分析體內單基因缺陷所產生的表型異常，可以研究基因功能和調控，建立疾病的動物模型和基因治療等。因此，在細胞水平進行基因剔除研究有非常重要的意義。如近幾年國外已報道建立了用於研究心血管疾病的載脂蛋白E（apoE）、低密度脂蛋白受體的基因剔除動物。

基因剔除細胞系的建立有可能直接發現特定基因剔除後的影響，闡明基因功能，制備基因缺失的細胞模型，用於發病機理或基因治療的研究。體細胞與ES細胞同源重組有所不同，後者一般只需將同源染色體等位基因之一滅活，就能在嵌合體後代中最終獲得純合的基因剔除動物。而在體細胞水平滅活特定基因就必須把一對等位基因都滅活，否則無法研究其功能。目前採用兩種方法都可成功地達到這一目的：一是用兩種帶有不同標記基因的同源重組載體分別對靶細胞進行兩次同源重組；另一是把單個等位基因滅活的細胞系傳代培養，提高標記基因產物抗葯物的濃度，利用標記基因表達的累加效應，篩選出細胞系中自然發生的雙等位基因被剔除的細胞克隆。