转基因技术
《转基因技术 》课件
技术进步：基 因编辑技术的 不断发展，如 CRISPR/Cas9
等
应用领域扩大： 从农业领域扩 展到医疗、环
保等领域
安全性提高： 加强对转基因 产品的安全性
评估和监管
伦理问题：需 要解决转基因 技术带来的伦 理和社会问题
PART FOUR
转基因食品的定义：通过基因工程 技术将外源基因导入到生物体中， 使其表达出特定的性状
,
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
转基因技术：通过基因工程技术将外源基因导入到生物体中，使其表达出特定的性状。
原理：利用DNA重组技术，将目的基因与载体DNA连接，形成重组DNA，然后通过转化系统将重组 DNA导入到受体细胞中，使其表达出特定的性状。
应用：广泛应用于农业、医药、工业等领域，如转基因作物、转基因药物、转基因微生物等。
1982年，美国科学家保 罗·伯格首次将外源基因导 入动物细胞，开启了转基 因动物研究的新篇章
1983年，美国科学家玛 丽-克莱尔·金首次将外源 基因导入植物细胞，标志 着转基因植物研究的开始
1994年，美国科学家马 克·安德森首次将外源基因 导入人类细胞，开启了转 基因人类研究的新篇章
1973年，首次成功将细菌基因转入大肠杆菌 1982年，首次成功将外源基因转入植物细胞 1983年，首次成功将外源基因转入动物细胞 1994年，首次成功将外源基因转入人类细胞 2000年，首次成功将外源基因转入人类胚胎干细胞 2013年，首次成功将外源基因转入人类胚胎干细胞量：通过 转基因技术可以 提高作物的产量， 增加农民收入
减少农药使用： 转基因作物可以 抵抗病虫害，减 少农药使用，降 低环境污染
改善品质：转基 因技术可以改善 作物的品质，提 高农产品的市场 竞争力
转基因技术的主要操作流程
转基因技术的主要操作流程
内容:
转基因技术的主要操作流程通常包括以下几个步骤:
1. 选择目的基因。
根据转基因的目的,从供体中选择想要的目的基因,这通常是编码某种有用蛋白质的基因。
2. 构建载体。
将选定的目的基因插入到载体分子中,例如质粒或病毒载体。
载体可以帮助目的基因进入目标生物的细胞。
3. 将重组载体导入宿主细胞。
使用微注射、电穿孔、基因枪等方法,将含有目的基因的重组载体导入目标生物的细胞中。
4. 筛选转基因细胞。
通过抗性筛选、荧光筛选等方法,从导入重组载体的细胞中筛选出真正导入了目的基因的转基因细胞。
5. 转基因细胞培养。
对转基因细胞进行培养、繁殖,获得足够数量的转基因细胞。
6. 转基因植株再生。
通过组织培养等手段,从转基因细胞中再生出完整的转基因植株。
7. 鉴定转基因植株。
通过、杂交等手段对转基因植株进行鉴定。
8. 转基因植株评价。
对转基因植株的表型进行评价,确定是否达到了转基因的预期目的。
这就是转基因技术的主要操作流程。
不同的转基因目的和对象,具体操作可能会有所调整。
转基因技术的利与弊
转基因技术的利与弊在当今科技飞速发展的时代，转基因技术无疑是一个备受关注和争议的话题。
转基因技术是指将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，从而引起生物体性状的可遗传的修饰。
这项技术自诞生以来，在农业、医药等领域展现出了巨大的潜力，但同时也引发了一系列的担忧和质疑。
先来说说转基因技术带来的好处。
在农业方面，转基因作物具有显著的优势。
通过转基因技术，农作物可以获得抗病虫害的能力。
这意味着农民可以减少农药的使用，降低生产成本，同时也减少了农药对环境的污染。
例如，转基因棉花能够抵抗棉铃虫的侵害，大大减少了农药的喷洒量，保护了生态环境。
转基因技术还可以提高农作物的产量。
通过引入特定的基因，使作物具有更好的生长特性，如更强的光合作用能力、更高效的养分吸收等，从而增加单位面积的产量。
这对于解决全球不断增长的人口粮食需求问题具有重要意义。
此外，转基因作物还可以增强其抗逆性，比如耐旱、耐盐等。
在一些气候条件恶劣、土地资源有限的地区，种植转基因作物能够有效地利用土地资源，提高农作物的适应性，保障粮食的稳定供应。
在医药领域，转基因技术也发挥着重要作用。
利用转基因技术，可以生产出大量的药用蛋白和疫苗。
例如，通过将特定的基因导入微生物中，可以大规模生产胰岛素等药物，为糖尿病患者带来了福音。
转基因技术在环境保护方面也有潜在的价值。
例如，通过转基因技术可以培育出能够分解有害物质的植物，用于修复被污染的土壤和水体。
然而，转基因技术也并非完美无缺，它带来的一些问题同样值得我们关注和思考。
转基因技术可能对生态环境产生潜在的风险。
转基因作物的基因可能会通过花粉传播等方式扩散到野生植物中，从而影响生态系统的平衡和稳定。
此外，如果转基因作物具有超强的生存能力和竞争优势，可能会导致一些本土物种的减少甚至灭绝。
转基因食品的安全性也是公众关注的焦点之一。
虽然目前的科学研究尚未发现转基因食品对人体健康有直接的危害，但由于转基因技术改变了食物的基因组成，长期食用是否会产生潜在的健康风险仍存在不确定性。
转基因技术在食品生产中的应用
转基因技术在食品生产中的应用近年来，随着物质生产和生活水平的提高，食品行业的发展日益重要。
在这一过程中，转基因技术在食品生产上越来越广泛地应用，也引起了人们的广泛关注和争议。
本文将从转基因技术的定义、应用领域、利弊以及监管等方面对转基因技术在食品生产中的应用进行探讨。
一、转基因技术的定义转基因技术是指将一个生物体的基因序列移植到另一个生物体中，并使其表达出来的技术。
通俗地说，就是人工修改生物体的基因。
在转基因技术中，常见的方式是采用基因枪、冷冻融合、原生质体融合等技术手段来实现。
二、转基因技术在食品生产中的应用领域目前，转基因技术在食品生产中主要应用于四个领域：作物种植、畜牧业、水产养殖以及食品加工。
在作物种植方面，转基因技术可以提高农作物的抗病性、抗旱性、耐盐碱性，使得作物的产量、品质得到了大大提升。
在畜牧业领域，转基因技术被用来改良动物的体型、肉质、繁殖率等方面，提高畜产品的品质和数量。
在水产养殖方面，转基因技术被用来改良水产动物的生长速度、抗病性等方面，提高水产产品的品质和数量。
在食品加工方面，转基因技术主要被应用于食品添加剂、酶和调料等方面，能够提高食品的口感和品质。
三、转基因技术的利弊转基因技术的应用在很大程度上可以提高食品的产量和质量，比如转基因作物能够提高抗病性和抗虫性，减少农民的使用农药和化肥的量，也能够减轻自然生态的负担。
在提高食品的品质方面，转基因技术能够针对人们对食品口感、色泽、营养成分等方面的需求来设计。
但是，转基因技术也有其负面影响。
首先，转基因食品的安全性一直是人们关注的焦点。
虽然许多国家和地区已经明确规定了转基因食品的安全标准和规范，但是由于转基因技术的高度复杂性，其对人体健康的潜在危害仍然需要进行深入的研究。
其次，转基因技术可能会导致生态环境的破坏、基因污染等问题，对自然生态造成不利影响。
四、转基因技术在食品生产中的监管为了解决转基因食品的安全问题，各国和地区都制定了相应的监管规范和标准。
转基因技术
转基因技术研究进展1.转基因技术概述转基因技术是指利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。
其主要过程为：从生物有机体复杂的基因组中,分离出带有目的基因的DNA片段，或者人工合成目的基因；在体外,将带有目的基因的DNA片段连接到能够自我复制并具有选择标记的载体分子上，形成重组DNA分子；将重组DNA分子引入到受体细胞(亦称宿主细胞或寄主细胞)；带有重组体的细胞扩增，获得大量的细胞繁殖体，从大量的细胞繁殖群体中，筛选出具有重组DNA分子的细胞克隆；将选出的细胞克隆的目的基因进一步研究分析,并设法使之实现功能蛋白的表达。
转基因技术根据人们的意愿操作, 对基因进行修饰、改造, 从而定向地改变生物遗传特征, 培育生物新品种的技术。
简而言之转基因技术就是把大自然不同物种的优秀基因组合到另一个新的物种里面，新的基因信息可以按照要求转入另一种机体, 借以提供一种手段来改造农作物的性状和改良家畜品种, 或生产安全高效的药物, 或制作预防严重疾病的疫苗, 或进行基因治疗, 或制作一系列的食品或蛋白质等，它是现代生物技术的核心技术, 对于发展工业生产和医药学,解决人类的粮食、健康、能源、环境等问题具有重大的作用和意义。
转基因按照对象可分为植物转基因和动物转基因。
1.1植物转基因植物转基因是基因组中含有外源基因的植物。
它可通过原生质体融合、细胞重组、遗传物质转移、染色体工程技术获得，有可能改变植物的某些遗传特性，培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等的作物新品种。
而且可用转基因植物或离体培养的细胞，来生产外源基因的表达产物。
外源基因导入植物的遗传转化方法主要有农杆菌介导法、病毒介导转化法、基因枪转化法、电激转化法、花粉管通道法、真空渗透转化法以及聚乙二醇介导法等。
1.1.1农杆菌介导法农杆菌介导的大豆遗传转化最早始于1985 年。
转基因技术利与弊
• 肺炎双球菌(Diplococcus pneumoniae)是一种 病原菌，存在着光滑型(Smooth简称S型)和 粗糙型(Rough简称R型) 两种不同类型。其 中光滑型的菌株产生荚膜，有毒，在人体 内它导致肺炎，在小鼠体中它导致败血症， 并使小鼠患病死亡，其菌落是光滑的；粗 糙型的菌株不产生荚膜，无毒，在人或动 物体内不会导致病害，其菌落是粗糙的。
• 格里菲斯以R型和S型菌株作为实验材料进行遗 传物质的实验，他将活的、无毒的RⅡ型（无荚 膜，菌落粗糙型）肺炎双球菌或加热杀死的有 毒的SⅢ型肺炎双球菌注入小白鼠体内，结果小 白鼠安然无恙；将活的、有毒的SⅢ型（有荚膜， 菌落光滑型）肺炎双球菌或将大量经加热杀死 的有毒的SⅢ型肺炎双球菌和少量无毒、活的 RⅡ型肺炎双球菌混合后分别注射到小白鼠体 内， 结果小白鼠患病死亡，并从小白鼠体内分离出 活的SⅢ型菌。格里菲斯称这一现象为转化作用， 实验表明，SⅢ型死菌体内有一种物质能引起 RⅡ型活菌转化产生SⅢ型菌，这种转化的物质 （转化因子）是什么?格里菲斯对此并未做出回 答。
（一）转基因技术的好处
•
• 现在转基因技术已广泛应用于医药、工业、农业、
环保、能源、新材料等领域 。
（1）在药用领域，已有基因工程疫苗、基因工
程胰岛素和基因工程干扰素等药物。解决了很多医学方 面的难题，制作出许多疾病的疫苗，对人类有重大贡献。 例如利用酵母菌的转基因乙肝疫苗的大量生产、以及全 面和免费疫苗接种的开展，使我国5岁以下儿童慢性乙
（3）转基因技术是一种现代高科技技术，正在逐渐发 展成熟阶段，许多未知的事情还需要科研工作者仔细研 究探索，有缺点在所难免，世上无完美人，也无完美技 术，凡事有利有弊，不能因为一些隐患就阻挡科技进程。 目前人类又有哪项发展和发明不是在一定程度破坏环境 以及影响人类健康呢？
第9章 转基因技术
重组目的基因的结构示意图
限制性核酸内切酶
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DNA连接酶
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转入受体进行表达
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二、中游部分
1、外源基因的导入 2、外源DNA整合、转录及表达的检测
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1、外源基因的导入
1）受精卵原核显微注射法 2）逆转录病毒感染法 3）胚胎干细胞法 4）精子载体法 5）细胞核移植法 6）脂质体介导法 8）基因打靶 9）原始生殖细胞技术
效率高
感染率高、细胞损伤小，胚胎存活率高。
宿主范围广泛，外源DNA在整合位点附近较少发生缺失 和重排
呈单位点、单拷贝整合，并且不受胚胎发育阶段的限制。
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缺点：
逆转录病毒载体容量有限，只能转移≤10kb的DNA，转 入的基因一般没有其邻近的调控序列。
载体病毒基因有潜在的致病性，携带外源基因的病毒 载体在导入受体细胞过程中有可能激活受体细胞DNA序 列上的原癌基因或其它有害基因，威胁受体动物的健 康安全。
基因，从而在生物活体内研究此基因的功能。
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第二节
原理 同源重组(homologous recombination)
发生在同源序列间的重组，通过链的断裂 和再连接，在两个DNA分子同源序列间进行单链 或双链片段的交换。 细胞水平实现基因的定位修饰
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优点：
可对阳性细胞选择，实现外源DNA的定点整合，避免 了随即整合的缺点。
，是一项旨在培育肉多低脂且环境友好型家禽的研究组成部
分。无毛鸡能够减少养殖户用在防止鸡遭受高温侵袭的通风
设施上的投入
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约翰斯-霍普金斯大学的科学家注视着两只小老鼠，左边的 是一只普通老鼠，右边的是一只转基因老鼠，肌肉发达程 度是普通老鼠的2到3倍。在对一种新发现的基因进行研究 时，科学家培育了转基因鼠。这只转基因鼠有助于科学家 寻找伴随癌症或者艾滋病出现的肌肉萎缩症的治疗手段。
什么是转基因技术
什么是转基因技术转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学。
那么你对转基因技术了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是转基因技术的内容，希望大家喜欢!转基因技术的目的(1)提取目的基因从生物有机体复杂的基因组中,分离出带有目的基因的DNA片段，或者人工合成目的基因，或从基因文库中提取相应的基因片段和PCR技术进行目的基因的增殖。
(2) 将目的基因与运载体结合在细胞外, 将带有目的基因的DNA 片段通过剪切、粘合连接到能够自我复制并具有多个选择性标记的运输载体分子(通常有质粒、T4噬菌体、动植物病毒等)上，形成重组DNA分子。
(3) 将目的基因导入受体细胞将重组DNA分子注入到受体细胞(亦称宿主细胞或寄主细胞) ,将带有重组体的细胞扩增，获得大量的细胞繁殖体。
(4) 目的基因的筛选从大量的细胞繁殖群体中，通过相应的试剂筛选出具有重组DNA分子的重组细胞。
(5) 目的基因的表达将得到的重组细胞，进行大量的增殖，得到相应表达的功能蛋白，表现出预想的特性，达到人们的要求。
转基因技术的主要分类转基因过程按照途径可分为人工转基因和自然转基因，按照对象可分为植物转基因技术、动物转基因技术和微生物基因重组技术。
人工转基因将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。
人们常说的“遗传工程”、“基因工程”、“遗传转化”均为转基因的同义词。
如今，改变动植物性状的人工技术往往被称为转基因技术(狭义)，而对微生物的操作则一般被称为遗传工程技术(狭义)。
经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为“遗传修饰过的生物体”(Genetically modified organism，简称GMO)。
自然转基因不是人为导向的，自然界里动物、植物或微生物自主形成的转基因现象，例如慢病毒载体里的乙型肝炎病毒DNA整合到人精子细胞染色体上、噬菌体将自己DNA的插入到溶源细胞DNA上，农杆菌和花椰菜花叶病毒(CMV)等。
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乳腺生物反应器 1987年，首次小鼠乳腺中表达组织型纤溶酶原激活剂 tPA 蛋白。至今国际上转基因羊、转基因牛等的成功报道实例 已有10多种，生产出抗胰蛋白酶、乳铁蛋白、人凝血蛋白 因子Ⅷ、蛋白质C等药用蛋白。国外经济学家预期，10年 后，转基因动物生产的药物销售额超过250亿美元。
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基因药物生产
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病毒载体法
动物病毒载体是较理想的真核基因工程 载体。 病毒DNA序列中有很强的启动子，可使 其后方的外源基因高产量和高频率地表达。 常用的有杆状病毒载体、SV40载体、痘苗 病毒载体、逆转录病毒载体等。
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转基因动物的应用研究
改良动物 转移单个基因改良动物性状，未见成功报道，尚需对性状 表现的生化代谢途径，有关基因相互作用及基因定位整合， 基因定量表达、组织特异性表达等进行深入研究。
转基因与转基因动物
1982年，英国《自然》杂志发 表文章：有两个美国实验小组 利用转基因技术，将大鼠生长
激素重组基因导入到小鼠受精
卵中,培育出具快速生长效应的
“转基因超级鼠”。转基因鼠
比与它同胎所生的小鼠生长速
度快2～3倍，体积大一倍。
转基因超级鼠
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转基因动物
获取外源目的基因 外源目的基因导入生殖细胞或胚胎干细胞 选择携带目的基因的细胞，选择体外培养 系统和宿主动物
转基因技术
（Transgenic technology）
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概念
转基因：
1）将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因 组中表达，引起生物体性状可遗传的修饰，称之 为转基因技术。
2）利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移 到其它物种中，改造生物遗传物质，使遗传物质 得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面 向人类需要的目标转变。 转基因动物： 以实验方法将外源基因导入动物染色体基因组内 2 稳定整合并能遗传给后代的一类动物
体外和体内转染生殖细胞，前者又包括精 子载体法、卵子载体法、受精卵载体法、胞浆内 精子注射法等。 精子载体法是将成熟的精子与外源DNA的载 体共同孵育，使精子携带外源DNA，受精后外源 DNA整合至染色体中。 此法理论上是可行的、也有成功的先例，但 成功率不高、效果不稳定，有待探索、完善。
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胚胎干细胞介导法
第一阶段是细菌基因工程
第二阶段是动物细胞基因工程
第三阶段是转基因动物—乳腺生物反应器。
特点： ⑴乳腺是自我封闭系统，乳腺表达蛋白质不回流到血液循环系统， 避免外源基因表达的蛋白质对动物本身的影响； ⑵乳腺组织是一种有效的蛋白质合成器。一头奶牛一年可生产乳 蛋白250—300Kg。如果有百分之一的乳蛋白代换成医用蛋白， 产量十分可观。 ⑶乳腺分泌的基因产物产量高，易提纯。表达蛋白经过修饰加工， 具有稳定生物活性。接近天然产品。 ⑷动物乳腺表达外源基因可以遗传，可常规繁殖生产群体。
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显微注射法
在显微注射仪上，一侧用吸管固定受精卵， 另一侧将注射针插入受精卵原核.拔出显微注射针, 解除固定管的负压，操作完成。 显微注射法是最早使用、至今仍在使用的较成 熟的基因导入方法。 缺点：整合效率低（小于1%）；不能定点整合， 影响基因表达和遗传稳定性；方法复杂、设备昂 贵。
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生殖细胞载体法
胚胎干细胞（embryonic stem cell，ES细胞） 是从胚泡内细胞团分离得到的多潜能细胞。 将外源基因导入体外培养的ES细胞，经筛选后获 得整合稳定和表现良好的细胞，将这些细胞注射到 小鼠胚泡腔中，部分ES细胞可与内细胞团融合并参 与其分化，形成嵌合体。 在嵌合过程中，带有外源基因的ES细胞可能进入 生殖系，在经杂交育种可得到纯合体，即为所需的 转基因小鼠。
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基因敲除与基因治疗
(Gene Knockout & Gene Therapy)
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什么是基因敲除技术？
基因敲除（gene knock out）
采用同源重组的方法,用体外合成的无效基因
或突变基因取代相应正常基因,再应用转基因
方法孵育出转基因动物,即为基因敲除动物。
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因敲除技术的应用
1、研究基因调控和基因功能；
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六、转基因动物研究存在的问题
转基因动物的低效性 转入基因引起完整基因突变 转入基因表达混乱 病毒转基因对宿主的影响 转基因动物模型与预期不符 乳腺反应器的完善 转基因动物及产品的认可
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转基因动物的应用前景
1、研究基因的结构与功能，了解动物生命现 象的内在本质。
2、建立多种疾病的动物模型，研究发病机理 及治疗方法。 3、改善动物生产性能，提高动物育种效率。 4、作为医用或食用蛋白的生物反应器。可以 通过家畜乳腺分泌大量安全、高效、廉价的人 体药用蛋白。
转基因胚胎的发育及鉴定
筛选所得的转基因动物
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转基因动物技术路线
经典的技术路线
目的基因 显微注射
已交配的 取出 移植 受体动物 妊娠 供体动物 受精卵 输卵管 转基因动物
缺点：注入目的基因的命中率低，目的基因的整合率低， 受精卵移植的受孕率低。
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整合胚胎移植的技术路线
转基因动物 目的基因 受体动物子宫 非手术 胚胎移植
2、建立人类疾病的转基因动物模型，为医学研究
提供材料；
3、改造动物基因型，鉴定新基因和/或其新功能，
特点：体细胞核移植；核移植前导入目的基因。
7
整合卵受精的技术路线：
目的基因 导入 逆转录病毒 精子 感染 体外受精 成熟卵细胞 胚胎移植 囊胚 受体动物子宫 妊娠 转基因动物
卵母细胞
特点：卵母细胞导入目的基因后再与精子受精。
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目的基因的制备和转基因的方法
目的基因的制备 · 目的基因的获得 逆转录合成法 化学合成法 PCR扩增法 · 目的基因的扩增 通过载体在宿主中克隆 通过PCR扩增目的基因 转基因动物的方法 ·显微注射法 ·生殖细胞载体法 ·胚胎干细胞法 ·病毒载体法
体外受精 体外培养 多细胞胚胎 检测 整合外源基因 卵子 受精卵 或囊胚 的胚胎 精子
优点：受精卵的成活率高达90％以上，外源基因整合率高， 提高受孕率。
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核移植（克隆）的技术路线
目的基因
导入
转基因动物
动物胎儿成纤维细胞
取核
妊娠
动物 去核 重组的 体外培养 囊胚期 胚胎移植 卵细胞 受精卵 胚胎 受体动物子宫