說(shuō)說(shuō)轉(zhuǎn)基因植物“那點(diǎn)事兒”

瀏覽次數(shù)：8512　發(fā)布日期：2014-8-20　來(lái)源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

設(shè)想，你要把一臺(tái)機(jī)器，從生產(chǎn)廠里運(yùn)輸?shù)叫枰@臺(tái)機(jī)器的工廠里，并讓它順利工作，要通過(guò)幾個(gè)步驟呢？

首先呢，我們要先把這臺(tái)機(jī)器生產(chǎn)出來(lái)，然后打包，裝到汽車上并運(yùn)輸?shù)侥康墓S內(nèi)，安裝機(jī)器，最后經(jīng)過(guò)一系列調(diào)試，才能讓工廠使用這臺(tái)新機(jī)器進(jìn)行新產(chǎn)品的生產(chǎn)。

和這一過(guò)程相似，生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植物，也需要上面一系列步驟。在一個(gè)典型的轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)過(guò)程中，這些步驟分別稱為目的基因克隆、載體構(gòu)建、轉(zhuǎn)化、重組，以及篩選。

1. 基因克隆。
巧婦難為無(wú)米之炊，要生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植物，那么必須得有這個(gè)需要被轉(zhuǎn)的基因。這些基因的來(lái)源可是五花八門的，現(xiàn)在最廣泛使用的BT蛋白基因和抗草甘膦基因，就來(lái)自于兩種細(xì)菌。不過(guò)，托沃森和克里克的福，我們知道所有的細(xì)胞生物都共用一類遺傳物質(zhì)：DNA。因此，細(xì)菌來(lái)源的基因，也可以在植物中起作用。

通過(guò)序列比對(duì)和分析，并加上如今豐富的基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，我們可以很容易的找到和確定目標(biāo)基因的序列。然后，利用最常用的PCR手段，就能將我們所需的基因片段，從原來(lái)的生物基因組中克隆出來(lái)。

2. 載體構(gòu)建。
不過(guò)，光把基因這一段DNA克隆出來(lái)還不夠，我們要把它包裝一番。為什么要包裝呢？因?yàn)榇蠹叶贾�，DNA分子是長(zhǎng)線狀的，但是線狀的DNA分子末端比較容易發(fā)生降解。因此，我們把這一段目的基因，通過(guò)酶連接到一個(gè)特定質(zhì)粒分子上，構(gòu)成一個(gè)插入目的片段的新的質(zhì)粒分子。這樣做有幾個(gè)好處，一來(lái)，質(zhì)粒是環(huán)狀的，沒(méi)有游離的末端，因此可以穩(wěn)定線狀的DNA分子，二來(lái)，質(zhì)粒可以在大腸桿菌內(nèi)隨著大腸桿菌的分裂而復(fù)制，從而可以方便的大量獲得含有目的基因的質(zhì)粒分子。第三，質(zhì)粒上還具有一些元件，可以讓目的片段更加容易的進(jìn)入植物體內(nèi)和表達(dá)。那么，為什么就能讓進(jìn)入植物體內(nèi)變得容易呢？來(lái)看第三點(diǎn)：

3. 轉(zhuǎn)化。
這一步，我們要請(qǐng)出一個(gè)重要的運(yùn)輸員：農(nóng)桿菌。農(nóng)桿菌是一類土壤細(xì)菌。在它“從良”之前，它經(jīng)常會(huì)侵染植物，讓侵染部位細(xì)胞大量分裂，形成小疙瘩，我們稱為“冠癭”�？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，農(nóng)桿菌之所以會(huì)讓植物產(chǎn)生冠癭，是因?yàn)檗r(nóng)桿菌能把它自身含有的一段DNA插入植物的基因組中。這段DNA上有編碼植物生長(zhǎng)素合成所需的酶，以及合成細(xì)菌喜歡“吃”的化合物的酶。于是，科學(xué)家們利用生物工程手段改造了農(nóng)桿菌這一區(qū)段DNA，保留了農(nóng)桿菌將自身片段插入植物能力，但是去除了合成生長(zhǎng)素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的基因，并且還加入了一些“裝載位點(diǎn)”，方便我們“裝貨”。

這段被改造的DNA，其實(shí)就是我們上面說(shuō)到的特定的質(zhì)粒分子。等目的基因被包裝好之后，就會(huì)把它轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌體內(nèi)，然后，攜帶有包裝好目的片段的農(nóng)桿菌，就可以去侵染植物了。
由于植物具有厚厚的細(xì)胞壁，因此，人們一般選擇較為幼嫩的部位來(lái)讓農(nóng)桿菌侵染，對(duì)于玉米，多使用花粉管來(lái)侵染，而對(duì)于大豆，則采用莖尖分生區(qū)來(lái)侵染。在侵染后，農(nóng)桿菌這個(gè)勤勞的運(yùn)輸員，就將攜帶（但不止含有）目的基因的DNA片段轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，并整合到植物基因組上，來(lái)完成“運(yùn)輸”和“安裝”過(guò)程。

除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化外，還可以利用基因槍或電轉(zhuǎn)化法進(jìn)行轉(zhuǎn)化

4. 篩選
不過(guò)，光讓農(nóng)桿菌跑了一趟并不是萬(wàn)事大吉了。我們還要解決一下幾個(gè)問(wèn)題：農(nóng)桿菌有沒(méi)有把貨運(yùn)到？功能正常嗎？有的時(shí)候，我們還想更進(jìn)一步知道這個(gè)“機(jī)器”安裝在“流水線上”的那個(gè)部位？這，就需要篩選了。

檢測(cè)“有沒(méi)有把貨送到”，這個(gè)在生物學(xué)上稱作轉(zhuǎn)化子篩選。通常，在那個(gè)特定的質(zhì)粒上，還存在另一個(gè)基因，這個(gè)基因就是為了檢測(cè)“貨”有沒(méi)有真正送到的。當(dāng)DNA片段插入植物基因組后，這個(gè)基因能夠產(chǎn)生一定的信號(hào)，告訴人們“貨已到位”。這個(gè)基因就是報(bào)告基因。通常使用的報(bào)告基因是一個(gè)編碼能夠分解抗生素的基因。當(dāng)這個(gè)基因進(jìn)入植物基因組后，植物組織就不再害怕培養(yǎng)基中添加的抗生素了，這樣，能在培養(yǎng)基上存活的，就都是“貨已到位”的植物組織了。這一方法十分便捷，因此在科研中很常用，第一代轉(zhuǎn)基因作物也大多采取這一策略。

不過(guò)，對(duì)抗抗生素畢竟會(huì)引起一些人對(duì)于抗生素抗性泛濫的擔(dān)憂。雖然轉(zhuǎn)基因植物對(duì)抗生素的抗性很難傳播（畢竟編碼的是一個(gè)蛋白，而編碼它的DNA和它本身很容易在環(huán)境中和人體消化道中被破壞），但是為了打消人們的憂慮，科學(xué)家們還研發(fā)了“非抗生素篩選體系”。例如，pmi篩選體系，就不用抗性基因而是使用一種磷酸甘露糖異構(gòu)酶基因作為報(bào)告基因。這種名字很拗口的酶的存在，可以讓植物利用培養(yǎng)基中通常不能被利用的甘露糖作為碳的來(lái)源，這樣，“貨沒(méi)有到位”的植物細(xì)胞就會(huì)一直處于饑餓狀態(tài)，而DNA片段成功插入的植物組織則“白白胖胖”，很容易區(qū)分。此外，還能通過(guò)一些手段在抗生素篩選完成后，把抗性基因切掉。常用的Cre/Loxp系統(tǒng)，就能在篩選完成后準(zhǔn)確的將抗性基因切除，從而也能生產(chǎn)出沒(méi)有抗性基因的轉(zhuǎn)基因植物。當(dāng)然，隨著大規(guī)模測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，我們也可以不用報(bào)告基因，而是直接依靠測(cè)序判斷目標(biāo)基因是否插入，這就更沒(méi)有值得擔(dān)心的了（除了...小錢錢以外）。

在確定DNA片段已經(jīng)插入植物基因組后，我們就可以將這些植物組織進(jìn)行組織培養(yǎng)，由于植物細(xì)胞具有全能性，我們就能獲得完整的攜帶有目的基因的植株了。從定義上講，這些植物都已經(jīng)可以算作“轉(zhuǎn)基因植物”了。但是，事情還沒(méi)有完全結(jié)束，這些“轉(zhuǎn)基因植物”還需要通過(guò)一個(gè)十分重要，但也經(jīng)常被外行人忽略的檢測(cè)，那就是判斷目的基因是否正常表達(dá)。由于目的基因的性質(zhì)十分多樣，因此，檢測(cè)的手段也是多樣的。例如，通過(guò)熱不對(duì)稱交錯(cuò)PCR，我們可以確定目標(biāo)基因在植物基因組上插入的位置、通過(guò)Real-time PCR以及western雜交檢測(cè)目標(biāo)基因表達(dá)水平、甚至通過(guò)轉(zhuǎn)錄組和代謝組學(xué)技術(shù)分析植物基因組規(guī)模的表達(dá)以及產(chǎn)物變化的情況等等。但對(duì)于要生產(chǎn)目標(biāo)是商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因植物來(lái)說(shuō)，原則就是，目標(biāo)基因所具有的性狀一定要產(chǎn)生；同時(shí)，盡量不產(chǎn)生其他非目標(biāo)的性狀；如果出現(xiàn)非目標(biāo)性狀，那么也必須是無(wú)害的。通過(guò)以上檢驗(yàn)最終獲得的成品，才是一株真正意義上的轉(zhuǎn)基因植物了。

來(lái)源：北京啟維益成科技有限公司試劑部
聯(lián)系電話：010-82743160，82743161,82743162
E-mail：info@qwbio.com

【點(diǎn)擊可查看北京啟維益成科技有限公司試劑部相關(guān)產(chǎn)品】

標(biāo)簽：轉(zhuǎn)基因植物

分享到：QQ空間新浪微博騰訊微博微信

【所有文章】【本類新聞】【相關(guān)產(chǎn)品】【關(guān)閉窗口】

本類文章

本類新聞