分子生物学技术在兽医细菌学研究中的应用现状及前景

  本文关键词：分子生物学技术在兽医细菌学研究中的应用现状及前景，由笔耕文化传播整理发布。

当前位置：首页 >> 农学 >> 分子生物学技术在兽医细菌学研究中的应用现状及前景

38

黑龙江畜牧兽医 1997 年第 9 期

专　论 　与　 综　述

　　分子生物学技术在兽医细菌学研究中的 　　　　　　应用现状及前景 　　　　　王　玲　张绍学　柴家前
　　　　　　 ( 山东农业大学动科院?泰安?271018)

　　近 20 年来, 生物科学取得了惊人的进步, 尤

其是以分子生物学为标志的现代生物学, 它是从 分子水平上研究和解释一切生物现象, 并在分子 水平上改造和利用生物的一门新兴学科。

　　分子杂交技术主要是以 DNA 复性和变性为 理论基础, 可分为 Sou thern 杂交、 o rthern 杂交、 N 斑点杂交和原位杂交 4 种方法。Sou thern 杂交用 于确定是否存在特定的基础; N o rthern 杂交检测 基因是否表达; 斑点杂交用于分析 DNA 片段是 否来源于同一 DNA ; 原位杂交可鉴定细胞内特定 基 因 的 位 置, 常 用 于 诊 断 生 物 和 病 原 学 研
[1 究。 ][12 ]

1　在动物细菌病诊断中的应用现状 1. 1　质粒图谱分析
质粒是螺旋型 DNA 分子, 存在于细菌的细 胞质中, 与细菌的染色质一样, 可以复制保留并 分布于子代细菌中。 通过现已检测到 50 多种细 菌的质粒说明质粒在细菌中是普遍存在的。由于 来自同一菌株的子代细菌都包含同一数目、 同一 分子量的质粒, 所以质粒图谱可用来鉴定细菌的 种类, 如用质粒的限制性内切酶图谱可以鉴定并 证实某种动物的细菌性疾病对人的传染等。 但
B iacka ll 等证明在引起鸡的传染性法氏囊鼻炎的

1. 4　聚合酶链反应 (PCR ) 技术
PCR 技术是一种模拟体内 DNA 复制的过

程, 在体外扩增特异性 DNA 片段的有效手段。 特异性高和敏感性强等特点, 广 PCR 具有快速、 泛应用于畜禽细菌性疾病的临床诊断、 菌株鉴 定、 流行病学调查。 随机 PCR 提高了 PCR 技术应 用的广泛性; 免疫 PCR、 反转录 PCR、 接头 PCR、 不对称 PCR、 反相 PCR、 鉴定 PCR、 多重 PCR 等 广泛应用于分子克隆、 制造探针和标记探针等方 面, 尤其在传染性病原的检测方面发挥了极大的 优势。 PCR 技术对样品要求不严格, 纯化的核酸 或抽提的核酸均可, 新鲜的或陈旧组织均可, 并 且样品要求量不大, 这些都有利于 PCR 技术在畜 禽疾病诊断中的应用。PCR 尤其适用于那些培养 困难的细菌检测以及那些抗原性复杂的细菌鉴 定。 如通过检测毒素来监测产毒素菌株, 如巴氏 杆菌、 肉毒梭菌等。 通过从基因库中筛选某菌的 特异性杂交片段。 可鉴定该菌的多个血清型, 如 胸膜肺炎放线杆菌、 沙门氏菌等; 对于严格厌氧 菌如结节双支杆菌、 猪密螺旋体等, 用 PCR 检测 很容易; 对于培养费时, 分离困难的细菌如支原 体、 副结核分支杆菌等, 运用 PCR 不仅节约了时 间而且提高了灵敏度。 然而 PCR 从实验室走向临 床应用, 仍有许多问题需要解决, 如临诊样品中
( 尿、 粪便、 胸水、 腹水等) 不同程度含有 PCR 抑制

病原菌、 副鸡嗜血杆菌等 26 株细菌中不含质粒,
[1 质粒图谱也就没有意义了。 ][2 ][12 ]

1. 2 　染色质 DNA 限制性内切酶 (R EA )

分析
染色质 DNA 经限制性内切酶消化后, 得到 的 DNA 片段用琼脂糖凝胶电脉进行分离, 每个 基因组形成的电泳图谱是特异的, 但所得图谱比 较复杂, 可用核酸杂交或探针技术简化这一过
[1 程。 ]

应用 R EA 图谱可区别致病菌和其它共存的 同种分离株, 也可应用 R EA 图谱证明同一鸡场 的不同鸡群和在其附近的几个鸡场暴发的细菌 病是否为同一传染源。 也可用某种细菌的 RNA 操纵子提取的 rRNA 探针区别该细菌的活疫苗 株和野外致病株。但如果一个属或一个种内的所 在成员都有相同的 R EA 图谱, 那么 R EA 图谱就
[1 不能用于这种疾病的流行学研究。 ][2 ]

1. 3　分子杂交技术
王玲, 女, 26 岁, 在读研究生 收稿日期: 1997- 01- 28

物, 必须对样品加以处理, 才能使 PCR 获得准确
[2 结果。 ][3 ][4 ][11 ][9 ]

分子生物学技术在兽医细菌学研究中的应用现状及前景—王玲

39

1. 5　细菌 DNA 中 G+ C m o l% 含量的测

构建多价苗乃至多联苗, 实现一针防多病的梦
[8 想, 其关键是找出保护性抗原的保守序列。 ]

定
细菌 DNA 中 G + C m o l% 含量是细菌分类 鉴定的一个重要指征, 可作为细菌分类的依据和 判定细菌科属间亲缘关系的标准, 同时也是新发
[5 现细菌的鉴定依据之一。 ]

2. 3　抗病基因转移技术
用适当的方法将外源抗病基因转至家禽体
[1 内, 使之获得抗病性, 是防治禽病的一条途径。 ]

2. 4　利用反义 RNA 治病
反 义 RNA 是 一 种 小 分 子, 它 可 与 正 常 的
m RNA 互补, 使其不再翻译成蛋白质, 因此可将

1. 6　基因探针技术
基因探针是指能识别特 ( 别 ) 异碱基序列的 有标记的一段单链 DNA 或 RNA 分子, 即一段与 被测定的核苷酸序列互补的带标记的单股核苷 酸。在细菌性疾病诊断中具有快速、 简便、 敏感的 特点。有人预言, 在生物技术市场竞争中, 下一个 具有吸引力 的 突 破 口 将 是 基 因 探 针。 目 前, 在
Kohne 实验室中制备了多种临床应用的 DNA 探

特定的反义 rRNA 片段转至染色体中, 使鸡获得
[12 抗病性。 ]

2. 5　特定的核酸切割技术
特定的核酶只特异地切割某一种 RNA , 使 治病的目 RNA 不能表达蛋白质, 从而达到防病、
[12 的。 ]

针与 rRNA 杂交, 具有高度的特异性, 可检测所 有细菌纲内的细菌、 一个细菌科内细菌、 一个细
[6 菌属内细菌或仅对某一个种内细菌。 ]

3 　分子生物学技术在兽医细菌学研究中

1. 7 　利用分子生物学技术构建了一批单
[ 抗用于细菌学的诊断方面。13 ] 2　在兽医细菌免疫学中的应用 2. 1　基因免疫

的发展前景 3. 1 　分子生物学技术在细菌病的诊断中 发展前景广阔
在细菌病的诊断中, 利用分子生物学技术可 克服常规的培养法、 血清学或单克隆抗体技术的 许多缺陷。 利用细菌分离培养法结果出现缓慢, 因为许多细菌需经过隔夜培养, 并且有些细菌只 能在动物体内或组织细胞中培养, 这在一般实验 室是很难进行的。实验室技术人员经常接触活培 养物, 有被感染的可能, 而用探针检测时, 标本中 的微生物已被杀死。单克隆抗体与培养法比较不 需细胞培养而快速完成, 但该法的特异性常常受 到限制, 交叉反应的出现和某些抗原变异可造成
[6 检测能力的丧失, 使技术人员难以判定结果。 ][9 ]

又称核酸或 DNA 免疫, 是指将带有目的基 因的表达载体转化到体内, 诱导机体产生抗体, 并引进特异性的免疫应答。它克服了活苗和灭活
[7 苗的一些缺陷, 具有安全、 有效的特点。 ]

基因免疫所诱发的免疫应答是抗蛋白的, 而 不是抗质粒的, 这意味着质粒载可重复地用于释 放编码不同蛋白质的 DNA , 因而能提供对多种传 染病的保护作用。 基因免疫接种后, DNA 编码的 蛋白质表达能持续较长时间, 体内 B 和 T 细胞的 免疫记录不断加强, 不仅可诱导产生保护性免疫 抗体, 而且可同时激发机体细胞介导的保护性免 疫即抗原特异性 CTL 的产生。 基因免疫通过对基因表达载体携带目的基 因进行改造, 从而获得选择抗原决定簇。 为了获 得对异源株的保护性免疫, 可选择编码保守蛋白
[7 的核酸序列。 ][9 ][10 ]

随着各种新技术的发展, DNA 探针诊断技术 必将越来越快地发展。目前研究最多的是非放射 性同位素标记法和杂交法, 如使试剂盒改进得更 简单, 即使不经训练的人员也能做出正确结果; 发展自动化的 DNA 探针技术, 可快速大量筛选 临床标本或同时检测几种不同的病原体。由此可 见, 分子生物学技术对畜禽细菌病的早期诊断、
[6 潜伏感染期的诊断起着重要作用。 ][9 ]

2. 2　基因工程苗
2. 2. 1 　基因缺失苗、 亚单位苗和重组基因苗的

3. 2　基因免疫的应用前景[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 12 ] [ 13 ]
基因免疫是一项综合了分子生物学、 细胞生 物学及免疫学一些前沿研究内容的新兴生物研 究技术, 由于具有以下几个特点而具有广阔的发 展前景。

研制及应用, 克服了传统疫苗的一些缺点。
2. 2. 2 　基因工程活载体苗是最活跃、 最有希望

的新疫苗, 可同时启动细胞免疫和体液免疫, 可

40 3. 2. 1 　基因免疫由于质粒可重复使用, 加之制

黑龙江畜牧兽医 1997 年第 9 期
[7 因, 来解决粘膜免疫问题。 ][12 ][13 ]

造和纯化 DNA 重组体比传统的蛋白纯化技术要 简单得多, 具有投资少, 收益大的特点, 并且可能 促进多联苗甚至包含各种病原体的万能苗的产 生。
3. 2. 2 　基因免疫特别适于那些易变异的或有型

4　参考文献
1 　汪东江, 陈吉龙. 分子生物学技术及其在动物

流行病学中的应用. 中国兽医科技, 1994, 24 ( 3 ) :
45 46. ～ 2 　罗满林, 张楚瑜. PCR 技术在细菌病诊断中的

别的病原体。保护性抗原不明确或表达抗原难以 纯化的抗原蛋白, 则可用基因免疫法先进行动物 实验, 寻找可能具有保护作用的片段, 再进一步 发展有效的疫苗。
3. 2. 3 　基因免疫由于安全、 有效、 价廉易得, 省

应用. 中国兽医杂志, 1996, 22 ( 9) : 50 53. ～
3 　李文刚, 甘孟侯. PCR 技术在兽医学中的应

用. 中国兽医杂志, 1994, 20 ( 1) : 53 54. ～
4 　杨永钦. 多聚酶链反应技术发展现状. 中国兽

医科技, 1993, 23 ( 5) , 42 44. ～
5 　韩文瑜, 刘玉斌. 病原细菌学检验技术. 吉林

时省力, 以及其独特的作用效果等方面的优点, 符合最佳疫苗的条件, 给基因治疗和疫苗免疫带 来了不可估量的前景, 也将为免疫学带来一场新 的革命。

科技出版社, 1992, 7: 101 105. ～
6 　林万明. 基因探针传染病诊断中的应用. 临床

基因探针诊断实验技术. 上海科技出版社, 1993,
6: 121 130. ～ 7 　沈正达. 基因免疫及其在传染病中的应用. 中

3. 3　基因工程抗体将得到广泛应用
科学家们认为, 能否将引起重大传染病的病 原转移到烟草、 茶叶、 蔬菜水果等植物中去, 人们 通过饮茶、 吃蔬菜、 水果获得植物抗体抵御疾病。 在兽医方面, 人们据已取得的研究成果, 提出今 后的发展方向如下。
3. 3. 1　 研究生产畜禽重大传染病病原的基因工
[7 程抗体, 用于临床诊断和被动免疫。 ]

国畜牧兽医学会家畜传染病分会教学专业委员 会第六次学术会议论文汇编, 泰安, 1996, 9: 5 6. ～
8 　袁世山, 徐宜为. 动物基因工程苗研究进展及

我国应采取的对策. 中国畜禽传染病, 1995, 2: 58 ～ 62.
9 　陈如名, 高学运. 兽医生物技术研究进展及发

3. 3. 2 　研制基因工程抗体用于兽医免疫学基础

展动向简介. 中国兽医科技, 1996, 26 ( 8) 38 39. ～
10 　 1 B inn s. 分子生物学在兽医传染病上的 M M.

理论的研究。

[7 ][10 ]

3. 3. 3 　开展基因工程抗体转基因动物的研究,

应 用. 顾 有 方 译, 国 外 兽 医 学 ? 畜 禽 传 染 病,
1994, 14 ( 3) , 5 7. ～

对目前免疫效果不好的畜禽传染病结合动物育
[7 种, 培育出抗病力强的新品种。 ][13 ]

11 　罗满林, 陈溥言. PCR 技术及其在病毒性疾

3. 3. 4 　基因工程抗体与生物反应器结合起来,

病诊断中的应用. 中国畜禽传染病, 1993, 5, 61 ～
64.

可将单抗基因导入鸡, 通过转基因鸡在鸡蛋中产 生抗体, 可通过吃鸡蛋得到被动免疫保护。
3. 3. 5 　利用微生物能高效表达单抗基因的特性

12 　王聿木. 禽病研究中的核酸技术. 上海畜牧

兽医通讯, 1992, 1, 36 38. ～

与动物微生态工程结合起来, 利用动物体内正常 微生物群来表达某些抗肠道腹泻细菌的抗体基

13 　李建凡. 家禽分子生物学技术研究进展. 国

外畜牧科技, 1995, 22 ( 5) , 53 56. ～

( 007)

1998 年征订启事
《河南畜牧兽医》 为季刊, 16 开本, 56 页, 全 年 4 期共收 12 元, 读者可直接汇款至本刊编辑部 订阅, 地址: 郑州市经五路 23 号, 河南畜牧兽医 杂志社。

《畜牧兽医科技信息》 为半月刊, 每月 10、 25

日出版, 自办发行。 定价: 每期 0. 9 元, 全年 24 期
21. 60 元, 订阅者请将款经邮局汇至哈尔滨市南

岗区马端街 427 号哈兽研所本刊编辑部, 邮码:
150001。



  本文关键词：分子生物学技术在兽医细菌学研究中的应用现状及前景，，由笔耕文化传播整理发布。