乳腺生物反应器技术与前景
动物乳腺生物反应器
动物乳腺生物反应器黄泠淇 16302010054技术原理乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA技术和转基因技术,将目的基因转移到尚处于原核阶段(或1～2细胞的受精卵)的动物胚胎中,经胚胎移植,得到转基因乳腺表达的个体,其乳腺组织即可分泌生产目的产品进入奶中。
在构建乳腺表达的外源基因时,外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区,即要有一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列,这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下,使其在乳腺中表达,再通过回收奶得到目的蛋白。
转基因动物乳腺生物反应器建立后尚需进一步鉴定。
可分别从DNA，RNA及表达的目的蛋白等不同水平进行检测，从而确保能得到具有生物活性的目的蛋白。
目的蛋白的分离和纯化的基本路线可以分为：收集转基因动物奶液，离心去脂肪，酸处理去除酪蛋白，盐析、透析、超滤，以及各种层析技术来提纯，最后得到成品。
技术应用工业上，动物乳腺生物反应器主要应用于生产活性蛋白。
大量抗体，抗生素，疫苗被成功生产出来。
腺反应器生产的抗胰蛋白酶，凝血因子更是帮助无数遗传病患者摆脱病痛。
同时经营养改造过的乳腺生产的奶液可以为免疫系统功能不全的人和接受放疗化疗的病人提供优良的营养物质和安全的药物服用途径。
动物乳腺生物反应器除了用于大量生产蛋白质，还是研究基因的理想工具，利用这项技术能够方便研究基因功能，整合，翻译，修饰，表达，调控等。
也为其他生物反应器的研究和商业应用开辟道路。
技术优点1.动物乳腺的表达可进行翻译后修饰，如信号肽切除，蛋白的糖基化，羟基化及羧基化等，相比原核生物生产的外源蛋白，这种方法生产的蛋白具有生物活性和稳定性。
2.这种蛋白表达体系简单，一旦建立转基因动物乳腺生物反应器，只要简单地饲养好动物，利用动物乳腺的高表达能力，即可源源不断地得到贵重的药物蛋白。
3.转基因动物乳腺反应器的生产过程是一个畜牧业过程，饲养费用低廉，对环境没有污染，有广阔的发展前景。
生物乳腺反应器的原理及进展
动物乳腺生物反应器的原理及进展摘要：动物乳腺生物反应器技术是转基因技术的应用，于上世纪80年代提出，其目的是利用动物乳腺产生目的蛋白。
利用该技术生产的蛋白具有低成本，高活性，易提取纯化的优点。
虽然该技术尚处于发展时期，但具有广阔的应用前景和巨大地商业潜力，是许多公司大力发展的对象。
关键词：动物乳腺生物反应器、原理、进展、优点动物乳腺生物反应器（mammary gland reactor）是指利用动物乳腺特异性启动子调控元件指导外源基因在乳腺中特异性表达，并能从转基因动物乳汁中获取重组蛋白的一种生物反应器。
1生物反应器(bioreactor) 经历了3 个发展阶段：细菌基因工程、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。
细菌基因工程产物往往不具备生物活性,必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后, 才能成为有效的药物,而细胞基因工程又因为哺乳动物细胞的培养条件要求相当苛刻,成本太高,限制了规模生产。
动物生物反应器具有产品质量高,容易提纯的特点，弥补了其它各类基因表达系统的缺陷。
它是在转基因技术体系基础上发展起来的。
7自从上世纪80年代出现以来，已经取得了许多突破，现己成为生物技术研究的热点。
并向商业化阶段转变，显示了广阔的应用前景。
并且利用转基因动物乳腺生物反应器生产饮用奶，以期望获得既能满足蛋白质需要，又能增加抵抗力的品质全面的奶，为人类服务。
21、动物乳腺生物反应器的原理乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA 技术和转基因技术，将目的基因转移到尚处于原核阶段的动物胚胎中，经胚胎移植得到转基因乳腺表达的个体。
1 外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区，即需要一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列，这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下，使其在乳腺中表达再通过回收奶获得具有生物活性的目的蛋白。
它是一个专门化的分泌腺体，可以生产出具完全生物活性的药用重组蛋白质，其纯化简单，生产投资及成本相对较少，而且对环境不具污染性，也被称为“分子农场”。
动物乳腺生物反应器的现状和趋势
（ 国农 业 大 学农 业生 物 技 术 国 家 重 点 实 验 室 ． 物科 技 学 院 ． 京 Ｉ￣９ 中 动 北 Ｏ ４
摘
要
利 用转 基 因家 畜 的乳 腺 生 产 人 类 重 组 蛋 白 ， 可 高 效 获 得 安 全 、 量 的药 用 蛋 白 本 文 针 对 乳 腺 生 物 反 足
维普资讯
Ｉ 卷 ２ 期 ８ ２０ ０ ２年 ３ 月
生物工程学 Nhomakorabea报
Ｖｏｌ ８ ｌ
Ｎｏ． ２
Ｃ ｉｅ ｏ ｒ ｌｆＢｏ ｃｎ ｌ ｙ ｈ ｓ Ｊ ＊ｎ ｉ ｅ ｏ ｇ ｎ ｅ ｔａ ｏ ｔｈ ｏ
Ｍ ａｃ ２ ２ ｒｈ ∞
动 物乳腺 生物反 应 器 的现 状 和趋 势
化 乳 品生 产 和 加 工 早 已 实 现 机 械 化 ， 成 熟 的 技 术 和 设 有
容 是 通 过 各 种 转 基 技 术 ， 将乳 腺 组 织 特异 性启 动 子驱 动 的 外源基因 ， 在动 物乳 腺 组 织 高 效 表 达 乳 汁 中 生 产 目的 产 在 品 。 １８ ９７年 ， 学 家 酋先 从 转 基 因 小 鼠 的乳 汁 中获 得 了』 类 科 、 ｔＡ蛋 白 （ 织 型纤 藩 酶 原 激 活 剂 ） 此后 十 多年 的 科 学 实 Ｐ 组 … 践证 明， 动物 乳 腺 有 广 泛 表达 外 源 基 因 的能 力 ， “ 生 产 各 可 种 蛋 白质 和 多 肽 ． 小 分 子Ｊ＝ 大 分 子 蛋 白 质 ， 分 泌 型 蛋 Ｉ到 ６ 从 白到 内膜 蛋 白 多 聚 蚩 白 、 价 抗 体 等 显 示 动 物 乳 腺 是 二
一
施 ． 过 传 统 的 制 酪 技 术 去 除奶 中 酪 蛋 白 之 后 ， 通 目的 产 品 留
乳腺生物反应器
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安全性
动物体内虽然可以对外源蛋白进行 翻译后修饰，但由于牛、羊等家畜存在自身机体 保护系统可对所有外源性物质产生排斥反应，如 出现蛋白质水解等问题。 此外乳汁中可能含有的 微生物及不完全修饰的多肽都对产品的安全性构 成了极大的威胁，所以在分离过程中要去除所有 可能引起人类变态反应的蛋白质，同时对含量低 的产物加以纯化，才能得到与目的蛋白结构、功 能和理化特性相同的产品。 另外，要防止把动物 性疾病传染给人。
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your
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结束语
若有不当之处，请指正，谢谢！
1991年，Brem等报道乳腺表达牛凝乳酶的转基因兔，表达 水平达到1～10g/L。
1992年，Ve-lande：等报道了乳腺表达人C蛋白的转基因猪， 表达水平达到1g/L以上。
目前，从转基因动物乳汁中提取的抗人胰蛋白酶、抗凝血酶 Ⅲ和人C蛋白等基因工程产品已进入临床试验阶段，并已初 202步1/6/形16 成以转基因动物乳腺为主要生产手段的医药产业。 7
乳腺生物反应器的原理及步骤乳腺生物反应器的研究进展乳腺生物反应器的存在的问题乳腺生物反应器的优点及其应用原理
动物乳腺生物反应器
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转基因动物技术
转基因动物最诱人的前景是
作为生物反应器，利用它生
产人类所需要的生物活性产 品或药物，其常用方法是把 目的基因在血液循环系统、 唾液腺或乳腺等器官或组织 中表达，从而获得人类需要 的目的产物。
重组人抗凝血酶ii:世界上第一个动物乳腺生物反映器重组
蛋白药物。重组人抗凝血酶iii具有抑制血液中凝血酶活性 ，预防和治疗急慢性血栓血塞形成，对治疗抗凝血酶缺失 症有显著效果。
动物乳腺生物反应器
动物乳腺生物反应器动物物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。
乳腺生物反应器生产的外源蛋白种类广泛，从小分子肽到大分子复杂蛋白质，从生物活性酶到抗体、病毒抗原蛋白均可有效生产。
利用动物乳腺生物反应器生产重组蛋白的优点有：（1）生物活性高，无污染。
动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，包括糖基化、磷酸化、羧基化等，从而保证了产品的高生物活性。
（2）易分离提纯，成本低廉。
现有的一些人药物蛋白之所以昂贵，除了原料难以收集外，另一原因是分离提纯极为困难成本极高。
而动物乳腺生物反应器的产物直接经乳汁分泌出体外，只需用常规方法除去酪蛋白沉淀乳清，再经层析即可得到重组蛋白，已经建立起完整的分离纯化生产程序。
（3）产量高。
外源基因在动物乳腺中的表达量可以达到每升几克到几十克，小群转基因大家畜的产量即可满足全世界市场的需求。
动物乳腺生物反应器已经成为生物技术领域最具开发应用前景的尖端方向。
动物乳腺生物反应器发展简史转基因动物的研究始于20世纪80年代初。
1980年，Gordon等将重组DNA用显微注射法导入小鼠受精卵原核，首次获得了整合有外源基因的小鼠。
1982年，Palmiter等将大鼠生长激素基因显微注射到小鼠受精卵中，首次获得了体重为正常小鼠2 倍以上的“超级小鼠”并提出了从转基因动物中提取药物蛋白的设想。
此后几年的许多研究奠定了转基因动物技术体系的基础，但真正的乳腺生物反应器研究则始于1987 年Gordon 等的工作，他们将组织型纤溶酶原激活剂（tPA）与小鼠乳清酸蛋白（WAP）基因的启动子构成重组基因，成功地培育出了37只在乳汁中能表达tPA 的转基因小鼠，同年，世界上第一只能从乳汁中分泌α1-抗胰蛋白酶（AAT）的转基因绵羊在英国罗斯林研究所诞生。
从此，开始了乳腺生物反应器的实用性研究。
生物技术制药的研究进展
动物乳腺生物反应器的研究进展班级：生物工程学号：071454116 姓名：刘俊超摘要：动物乳腺生物反应器(Mammary Bioreactor)是一种利用动物转基因技术在乳腺细胞中表达多肽药物、工业酶、疫苗和抗体等蛋白的技术。
该技术具有低投入高产出的特点，其效率是利用以大肠杆菌和动物细胞培养技术的100倍，是一种非常有潜力的高新技术。
本文综述了乳腺生物反应器的原理，研究进展与应用。
关键词：乳腺生物反应器；研究进展；应用1乳腺生物反应器的原理乳腺生物反应器(mammary gland bioreactor)技术是指利用乳腺特异表达的乳蛋白基因的调控序列构建表达载体，制作转基因动物，指导外源基因在动物乳腺中特异性、高效率地表达，以期从转基因动物乳汁中源源不断地获得外源活性蛋白。
乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚处于原核阶段(或1～2细胞的受精卵)的动物胚胎中，经胚胎移植得到转基因乳腺表达的个体。
外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区，即需要一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列，这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下，使其在乳腺中表达，再通过回收乳汁获得具有生物活性的目的蛋白。
2研究现状2.1国外进展GordonL[l] 等将重组DNA 采用显微注射方法导人小鼠受精卵，首次获得了带有外源基因的转基因小鼠。
Palmiter等[2]将大鼠生长激素基因显微注射到小鼠的受精卵中，获得比普通小鼠大得多的“硕鼠”，并提出可以从转基因动物中提纯有价值的药用蛋白。
此后，国外在此项技术上不断取得新的进展。
荷兰的Phraming公司[3]培育出含人乳铁蛋白的转基因牛，每升牛奶中含有人乳铁蛋白1 g。
英国爱丁堡制药公司[4]已培育成功含a一1一抗胰蛋白酶(AA T)的转基因羊，每升羊奶中会有此种蛋白30 g。
V elander W H 等L3 报导用转基因猪生产人蛋白C的量为1 g／L。
乳腺生物反应器技术与前景
乳腺⽣物反应器技术与前景乳腺⽣物反应器技术与前景前⾔：暑期讲座班上听了唐克轩教授对于⽣物反应器的介绍后，本⼈对乳腺反应器有了很⼤兴趣。
于是假期整理了关于乳腺反应器的相关资料，作为学习报告。
摘要:报告分析了乳腺⽣物反应器的发展背景、研究概况；从定义、原理、建⽴乳腺反应器的基本⽅法⽅⾯详细的讲解了相关知识；从现在应⽤的相关⽣物⼯程技术⼊⼿，分析了各种⽅法的可借鉴优点以及存在的不⾜，并且提出了可以解决的办法；展望将来乳腺⽣物反应器的科研前景。
关键词：乳腺⽣物反应器；⽣物⼯程；转基因技术1国际国内背景1.1 ⽣物⼯程发展在新技术⾰命的影响下，传统的化学药物模式正在为⽣理药学模式逐步替代，预⽰着医药⼯业体系的划时代变⾰。
在⽣物⼯程药物的⽣产中，基因⼯程技术的运⽤显⽰出了其⽆与伦⽐的优越性：基因⼯程技术能明显提⾼⽣化药物的⽣产效率；基因⼯程提供了⼤规模制取传统技术难以制备的⼈体内活性物质的技术；基因⼯程药物对过去难以治疗的⼀些病症有特殊效果。
基因⼯程药物⼀般毒副作⽤较⼩。
1.2 乳腺⽣物反应器的研究概况1980年Gordon ⽤显微注射法将外源胸苷激酶基因转⼊⼩⿏基因组,⾸开转基因⼩⿏之先河。
1982年,Ｐalmiter 等成功地获得了转⼈⽣长激素的“硕⿏”轰动了整个⽣命科学领域。
1987年Ｇordon 将⼈组织纤溶酶原激活剂(t-PA)cDNA与⼩⿏乳清酸蛋⽩(WAP)基因启动区构建融合表达结构,⾸建乳腺⽣物反应器⼩⿏模型。
1991年Wright等在⽺的乳腺中表达了⼈抗胰蛋⽩酶基因，且其含量⾼达35g/L。
此后，转基因动物乳腺⽣物反应器的研究进⼀步深⼊，相继获得了多种珍贵蛋⽩，⼈α1-抗胰蛋⽩酶、⼈尿激酶、⼈凝⾎因⼦Ⅸ等诸多重要蛋⽩在转基因动物中业已获得有效表达,显⽰出乳腺⽣物反应器美好的应有前景。
2 乳腺⽣物反应器2.1 乳腺⽣物反应器定义及特点动物乳腺⽣物反应器是基于转基因技术平台，使外源基因导⼊动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利⽤动物乳腺天然、⾼效合成并分泌蛋⽩的能⼒，在动物的乳汁中⽣产⼀些具有重要价值产品的转基因动物的总称。
乳腺生物反应器的原理和概念
乳腺生物反应器的原理和概念
乳腺生物反应器是一种用于研究乳腺组织生物学活性的实验装置。
其原理是将乳腺组织或细胞培养于三维支架中，提供适宜的环境条件，以模拟体内乳腺组织的微环境，使其能够维持其生物反应，进而进行生物学研究。
具体而言，乳腺生物反应器的原理包括以下几个方面：
1. 支架结构：乳腺组织被培养于三维支架中，该支架可以提供细胞附着和生长的支持，并且能够模拟组织的结构和力学环境。
2. 细胞培养条件：为了维持乳腺组织的生物反应，需要提供适宜的培养条件，包括培养基、营养物质、氧气和二氧化碳浓度等。
3. 生理刺激：乳腺组织生物反应器可以提供一定的生理刺激，例如适当的流动剪切力、机械压力、电刺激等，以模拟体内的生理环境，促进乳腺组织的生物学功能。
通过乳腺生物反应器，可以实现对乳腺组织生物学的研究和探索。
例如，可以研究乳腺组织在不同环境条件下的生长、分化、迁移、转化等生物学过程，进而深入了解乳腺组织的发育和疾病发生机制。
此外，乳腺生物反应器还可以用于药物筛选和新药研发，以提高乳腺癌的治疗效果和优化乳腺重建技术。
总之，乳腺生物反应器作为一种模拟体内乳腺组织生物学环境
的实验装置，可以为乳腺组织相关研究提供可靠的平台，并在生理和病理状态下模拟和研究乳腺组织的生物学反应。
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乳腺生物反应器技术与前景
前言：
暑期讲座班上听了唐克轩教授对于生物反应器的介绍后，本人对乳腺反应器有了很大兴趣。
于是假期整理了关于乳腺反应器的相关资料，作为学习报告。
摘要:
报告分析了乳腺生物反应器的发展背景、研究概况；从定义、原理、建立乳腺反应器的基本方法方面详细的讲解了相关知识；从现在应用的相关生物工程技术入手，分析了各种方法的可借鉴优点以及存在的不足，并且提出了可以解决的办法；展望将来乳腺生物反应器的科研前景。
关键词：乳腺生物反应器；生物工程；转基因技术
1国际国内背景
1.1 生物工程发展
在新技术革命的影响下，传统的化学药物模式正在为生理药学模式逐步替代，预示着医药工业体系的划时代变革。
在生物工程药物的生产中，基因工程技术的运用显示出了其无与伦比的优越性：基因工程技术能明显提高生化药物的生产效率；基因工程提供了大规模制取传统技术难以制备的人体内活性物质的技术；基因工程药物对过去难以治疗的一些病症有特殊效果。
基因工程药物一般毒副作用较小。
1.2 乳腺生物反应器的研究概况
1980年Gordon 用显微注射法将外源胸苷激酶基因转入小鼠基因组,首开转基因小鼠之先河。
1982年,Ｐalmiter 等成功地获得了转人生长激素的“硕鼠”轰动了整个生命科学领域。
1987年Ｇordon 将人组织纤溶酶原激活剂(t-PA)cDNA与小鼠乳清酸蛋白(WAP)基因启动区构建融合表达结构,首建乳腺生物反应器小鼠模型。
1991年Wright等在羊的乳腺中表达了人抗胰蛋白酶基因，且其含量高达35g/L。
此后，转基因动物乳腺生物反应器的研究进一步深入，相继获得了多种珍贵蛋白，人α1-抗胰蛋白酶、人尿激酶、人凝血因子Ⅸ等诸多重要蛋白在转基因动物中业已获得有效表达,显示出乳腺生物反应器美好的应有前景。
2 乳腺生物反应器
2.1 乳腺生物反应器定义及特点
动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力，在动物的乳汁中生产一些
具有重要价值产品的转基因动物的总称。
乳腺生物反应器生产的外源蛋白种类广泛，从小分子肽到大分子复杂蛋白质，从生物活性酶到抗体、病毒抗原蛋白均可有效生产。
2.3乳腺生物反应器的应用现状
乳腺生物反应器的应用主要体现在四个方面：建立转基因动物生物反应器模型；生产药用珍稀蛋白；提高乳汁的营养价值，并降低有达物质的含量，如导入乳铁蛋白基因以提高乳铁蛋白在乳中的含量，导入溶酶基因以降低乳中细菌的含量；改变乳汁的组成成分，使其性质更接近人乳，提高乳汁的应用价值。
2.4表达载体
制备乳腺生物反应器的关键是保证目的蛋白特异性在乳腺中的高效表达，传统表达载体都是选用某种乳蛋白基因的调控序列作为启动子元件。
目前，已经克隆并用作构建载体的乳蛋白基因主要有β-乳球蛋白（BLG）基因、aS1-酪蛋白基因、β-酪蛋白基因、乳清酸蛋白（WAP）以及乳清白蛋白基因。
3 常用的转基因技术及其应用前景
3.1 常用的转基因技术种类
转基因技术是制备乳腺生物反应器的核心技术。
目前制备动物乳腺生物反应器的转基因方法除了显微注射法外，还有逆转录病毒介导的转基因、精子介导的转基因和胚胎干细胞(ES细胞)介导的转基因等。
3.1.1 显微注射技术
以显微注射法转外源基因没有长度上的限制，目前已证明数百kb之DNA片段均可以成功产制出转基因动物。
但随机整合可能破坏重要的内源性DNA 序列或激活细胞的致癌基因；产生的转基因动物常常是嵌合体；不能在胚胎早期确定性别等缺点。
3.1.2 逆转录病毒介导法
逆转录病毒介导的基因技术，是目前将外源基因导入细胞的最有效的方法。
此法优点在于转染谱广，可感染包括人体在内的多种动物细胞类型，一次可感染大量细胞，转染率高达100%。
但载体的滴度较低，且此载体容纳的外源基因量较少，不利于较大的基因的插入。
3.1.3 精子介导的转基因
包括精子载体技术和胞内精子注射技术(ICSI)。
前者尚未得到多数科学家的认可；后者于1999年由Perry等建立，转基因效果尚不确切。
3.1.4 胚胎干细胞介导的转基因
该方法是从胚泡期胚胎的内细胞群中分离细胞，培养这些细胞，并用外源基因进行转
染，外源基因通过随机插人或同源重组的方式整合到干细胞的基因组中；通过抗生素筛选、富集被转染的细胞，把被转染的细胞转移进感受态胚囊，将其移人假孕个体的体内，从而获得转基因动物。
4 转基因技术目前存在的问题
核移植技术的常规化需要在众多方面加以改进，特别是针对围产期胚胎死亡和细胞体外长期培养对克隆胚胎造成的不利影响，说明对早期胚胎发生和核移植中供体细胞核与受体卵母细胞质的细胞周期协调关系的研究还须进一步阐明。
5前景展望
目前成功的实例说明体细胞打靶和核移植相结合制备乳腺生物反应器是发展的重要趋势。
许多国家政府和大型制药企业竞相投入巨资资助乳腺生物反应器产品的开发和生产，使乳腺反应器研制和产业化呈现日益加速的趋势。
利用乳腺反应器生产营养活性蛋白，如需求量极大的护肤品中的活性蛋白，或者改造奶质而使其具备营养和药用双重功能，或者直接生产口服生物制品，都具有极大的市场潜力。
相信乳腺生物反应器产业不仅会成为有高额利润回报的新型行业，而且将会带动整个国民经济的发展，形成全新的产业结构模式。
因此，我们应当抓住机遇，增加投资力度，大力兴办乳腺反应器产业，以在未来的生物高技术竞争中夺得主动权。
参考文献：
[1] 孙怀昌，陈刚，张磊，宋红芹，施伟庆．动物乳腺特异表达载体的构建及其表达特性研究[J]. 扬州大学学报(农业与生命科学版),2003,24(4)：1-4.
[2] 张保军,杨公社,张丽娟.转基因动物乳腺生物反应器研究进展[J]. 动物进展,2003,24(2):7-9.
[3] 张克忠，邱信芳．乳腺生物反应器的基础研究—载体构建，检测及反应器的建立方法[J]．国外遗传学,1997,20（6）：314-319.。