生产疫苗的植物表达系统

综述了近些年来转基因植物作为疫苗表达系统的新进展,比较了植物表达系统相对其他表达系统的优点,介绍了不同介导方式的植物表达系统,包括农杆菌介导的转化和重组植物病毒表达疫苗,讨论了提高表达效率的载体构建策略,对其应用前景提出了展望。     

植物遗传转化表达载体研究进展

植物遗传转化表达载体是植物转基因研究中非常重要的一个环节,外源基因在转基因植物中的高效表达是转基因研究成功的关键。综述了植物遗传转化表达载体近年来的研究进展情况,着重介绍了在转基因植物中实现外源基因高效表达的多种途径和策略,旨在提高转基因植物中外源基因的表达水平和生物安全性,并展望了今后植物转基因研究及商业化发展方向。     

叶绿体基因工程研究进展

叶绿体是植物细胞和真核藻类执行光合作用的重要细胞器,在叶绿体中表达外源基因比在细胞核中表达具有一些独特优势。叶绿体基因工程涉及叶绿体的基因组特征、转化系统的优点、转化过程及方法等方面,叶绿体基因工程在提高植物光合效率、改良植物特性、生产生物药物及改善植物代谢途径等方面已得到应用。尽管叶绿体基因工程还存在同质化难度高、标记基因转化效率较低、宿主种类偏少等问题,但作为外源基因在高等植物中表达的良好平台其仍然具有广阔的发展和应用前景。     

叶绿体转化体系研究进展

叶绿体转化具有表达效率高,安全性高,遗传稳定,以及多基因可以同时转化等特点。真核或原核的外源基因都能在叶绿体中进行成功表达,至少有20种植物成功的进行了叶绿体转化。叶绿体作为生物反应器具有广阔的应用前景。     

叶绿体转化及其用于疫苗表达研究的最新进展

随着植物转基因研究的不断深入,核基因组转化的转基因沉默现象严重影响了基因工程的应用效果。植物叶绿体遗传转化以叶绿体基因组为平台对植物进行遗传操作,外源基因定点整合及母性遗传特性能较好地解决"顺式失活"和"位置效应"等类的基因沉默问题和转基因逃逸等安全问题,成为植物基因工程发展的新方向,在工业、农业及医药生物领域发挥了重要作用,也为生产廉价、安全的植物疫苗提供了新思路。本文在简要介绍叶绿体转化的原理、转化方法与优势的基础上,重点综述了近年来通过该技术表达的一些重要的病毒抗原和细菌抗原。最后,对叶绿体转化技术在表达外源基因方面存在的问题进行分析。未来随着叶绿体基因表达、调控机制研究的逐渐深入及相关技术体系的日臻完善,叶绿体转化有望成为疫苗生产的生力军。     

高等植物的叶绿体转化系统及研究进展

在高等植物的细胞中 ,细胞核、叶绿体和线粒体都含有ＤＮＡ ,它们构成了既相对独立又相互联系的遗传系统。以细胞核为外源基因受体的植物基因工程已被广泛地应用于重要农作物的改良。但核基因转化仍存在一系列难以解决的问题 ,如细胞核基因组大、背景复杂 ;外源基因的表达效率低 ,后代不稳定 ;环境安全难以保证等。为克服核基因转化存在的不足 ,1 988年 ,Ｂｏｙｎｔｏｎ等[1] 以衣藻为材料用基因枪进行外源基因对叶绿体的转化 ,首次证实了叶绿体转化的可行性。这项工作使人们意识到植物的叶绿体不仅是光合作用的重要场所 ,也可以作为植物基…     

生产重组蛋白的植物表达系统

作为高附加值重组蛋白生产平台,由于在成本和安全性方面的优势,植物已成为继微生物、哺乳动物等表达系统之后,获得广泛认同的极具潜力的蛋白表达系统。植物表达系统主要包括转基因植株,叶绿体转化植物,瞬时表达系统,细胞悬浮培养。综述了这些表达系统生产重组蛋白的产量和质量,尤其是各种表达系统的优缺点。     

植物生物反应器在分子医药农业中的应用

植物生物反应器作为分子医药农业的核心内容,与动物反应器和微生物反应器相比具有操作简便、成本低、规模化、周期短等优势,越来越多地被人们认识和应用。阐述了植物生物反应器转化载体构建和基因优化的方法、常用的植物受体种类,以及植物表达系统类型三个方面的研究进展。随着药用蛋白需求量的大幅度增加,植物生物反应器以其低成本的优势将显示出广阔的应用前景。     

OsPHGPx基因的过量表达增强水稻抗氧化能力

植物在生物或非生物胁迫下会通过表达磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(PHGPx)来抵御胁迫引起的氧化损伤,但是PHGPx在植物体内抗氧化途径中所扮演的生理角色目前尚不完全清楚。利用农杆菌遗传转化技术,构建了过表达Os PHGPx基因的转基因水稻,并对转基因水稻进行了PCR、实时定量PCR以及Western blot等检测分析,结果表明Os PHGPx基因已成功转入水稻并正常表达。与野生型水稻相比,这些过量表达Os PHGPx的转基因水稻抵御百草枯氧化伤害的能力提高。     

模式生物小立碗藓遗传转化系统的研究进展

苔藓植物小立碗藓是迄今发现的同源重组率最高的陆生植物,堪与酵母媲美,具有"绿色酵母"之称。高的同源重组频率、简单的发育模式以及单倍体配子体为主的生活史使其渐渐成为研究生物学进程和发育模式的新型模式生物。现对近年来小立碗藓遗传转化系统研究的进展进行总结和分析,为相关研究工作者充分利用这一体系提供帮助。对小立碗藓遗传表达系统的载体构建、转化方法及宿主细胞准备等方面的进展进行了综述,对小立碗藓在基因打靶方面的应用进行了简要总结。     

利用植物生物反应器生产药用蛋白质

植物生物反应器是一种安全、环保、廉价的生产系统。它已成为生产药用蛋白质的理想载体并受到广泛的关注。目前,生物反应器通过靶向表达来提高外源蛋白质产量取得了一定的效果。本文简要介绍了生物反应器的选择,并着重阐述了通过在空间上的定位表达和时间上的诱导表达来提高药用蛋白质产量方面的最新研究进展,同时展望了未来的发展前景。     

高等植物叶绿体表达重组蛋白研究进展

近年来,基因工程技术发展迅速,许多重组蛋白得以表达。其中利用植物生物反应器表达特异药物蛋白为人类一些重要疾病的预防和治疗提供了新途径。植物叶绿体遗传转化和表达系统成为目前植物生物反应器的研究热点。因结构和遗传上的特殊性,高等植物叶绿体在重组蛋白表达方面具有独特优势,外源基因表达量高、定点整合,而且叶绿体母系遗传特性保证了生物安全性。很多重要药用蛋白质在植物叶绿体中表达成功。烟草作为高等植物叶绿体转化模式植物,在疫苗抗原、抗体等药物蛋白和其他重要重组蛋白表达方面取得显著进展。高等植物叶绿体遗传转化也为叶绿体基因的表达和调控机制的研究提供新的技术和方法。文中从叶绿体遗传转化原理、载体构建、重组蛋白和重要药物蛋白在叶绿体中的表达以及重组蛋白表达对植物代谢和性状影响等多个角度,对高等植物叶绿体遗传转化体系研究的新进展进行了综述,以期为叶绿体表达平台的开发和重要药用蛋白质的表达提供新思路。     

外源基因在莱茵衣藻叶绿体中的表达

把莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)叶绿体作为生物反应器来表达外源基因具有广阔的应用前景。人们利用莱茵衣藻叶绿体表达体系已成功表达多种重组蛋白,其中包括人类药用蛋白。综述了莱茵衣藻叶绿体转化的方法、影响外源基因表达的主要因素以及外源基因在莱茵衣藻叶绿体表达研究进展。     

植物生物反应器的研究进展

利用植物生物反应器生产外源蛋白是一个有吸引力的廉价生产系统,以下介绍了植物生物反应器的不同表达系统,及其各个系统的发展进程和研究现状等。重点论述了应用植物各大表达系统生产疫苗、抗体和医用蛋白等方面的情况以及本实验室在这一领域的研究情况。随着该领域研究的进展,植物生物反应器用于生产低成本药用蛋白的产业化将显示出越来越良好的发展前景。     

人参的遗传改良*

遗传改良是人参育种的重要手段之一,而遗传转化和再生体系的建立是开展人参遗传改良工作的前提和基础。人参植株再生可以通过器官发生和体细胞胚发生,间接体细胞胚发生是人参植株再生的主要途径,从不同外植体,不同碳源,体细胞胚优化和无激素再生等方面进行了综述。在人参遗传转化方面,发根农杆菌和根癌农杆菌对人参的遗传转化均已成功,人参皂苷合成途径中的关键酶基因和抗除草剂基因也已陆续导入人参,得到了遗传改良的转化人参。发根培养系统可用于大量生产人参皂苷,讨论了rolC基因对人参发根诱导的作用,发根植株再生能力及生物反应器培养,最后指出了人参基因工程研究中存在的问题。     

利用植物悬浮培养细胞进行蛋白质快速定位分析的方法

稳定遗传表达分析是一种植物中常用的整体解析基因的方式。有多种转化方式可供选择,也可根据所需要的获得的转基因植物材料选择受体材料。但是由于稳定遗传转化周期较长且大部分材料不适合于进行荧光观察,所以在一些基因的研究中逐渐被瞬时表达分析系统。虽然瞬时表达分析用时短,但是转化效率受到多方面的限制,转化材料无法保存。目前由于植物悬浮培养细胞材料均一,增殖迅速并且可以满足大批量研究需求逐渐成为植物研究中的热点材料。以此同时,在亚细胞定位方面,悬浮培养细胞还是良好的应用材料。采用农杆菌介导法进行植物悬浮培养细胞的转化中方法较为成熟,但是获得纯净的转基因细胞系的转化周期较长。在本研究中针对上述问题我们建立了一种转化时间短,转化效率高的植物悬浮培养细胞稳定遗传转化体系。同时将这个体系应用到基因的亚细胞定位当中进行蛋白质快速定位分析。     

甾醇侧链切除的微生物转化技术

甾体化合物是医药工业中具有巨大市场的产品之一,甾醇侧链切除的微生物转化是解决甾体医药原料的基础,像甾醇这一类疏水性底物的微生物转化技术是产业化的关键。本文综述了甾醇侧链切除微生物转化技术的新进展,详细介绍了我们最近开发的浊点系统两相分配生物反应器新技术。     

Efficient and Stable Transformation of Lactuca sativa L. cv. Cisco (lettuce) Plastids

Transgenic plastids offer unique advantages in plant biotechnology, including high-level foreign protein expression. However, broad application of plastid genome engineering in biotechnology has been largely hampered by the lack of plastid transformation systems for major crops. Here we describe the development of a plastid transformation system for lettuce, Lactuca sativa L. cv. Cisco. The transforming DNA carries a spectinomycin-resistance gene (aadA) under the control of lettuce chloroplast regulatory expression elements, flanked by two adjacent lettuce plastid genome sequences allowing its targeted insertion between the rbcL and accD genes. On average, we obtained 1 transplastomic lettuce plant per bombardment. We show that lettuce leaf chloroplasts can express transgene-encoded GFP to ~36% of the total soluble protein. All transplastomic T0 plants were fertile and the T1 progeny uniformly showed stability of the transgene in the chloroplast genome. This system will open up new possibilities for the efficient production of edible vaccines, pharmaceuticals, and antibodies in plants.     

An efficient Agrobacterium-mediated transient transformation of Arabidopsis

Agrobacterium tumefaciens-mediated transient transformation has been a useful procedure for characterization of proteins and their functions in plants, including analysis of protein-protein interactions. Agrobacterium-mediated transient transformation of Nicotiana benthamiana by leaf infiltration has been widely used due to its ease and high efficiency. However, in Arabidopsis this procedure has been challenging. Previous studies suggested that this difficulty was caused by plant immune responses triggered by perception of Agrobacterium. Here, we report a simple and robust method for Agrobacterium-mediated transient transformation in Arabidopsis. AvrPto is an effector protein from the bacterial plant pathogen Pseudomonas syringae that suppresses plant immunity by interfering with plant immune receptors. We used transgenic Arabidopsis plants that conditionally express AvrPto under the control of a dexamethasone (DEX)-inducible promoter. When the transgenic plants were pretreated with DEX prior to infection with Agrobacterium carrying a β-glucuronidase (GUS, uidA) gene with an artificial intron and driven by the CaMV 35S promoter, transient GUS expression was dramatically enhanced compared to that in mock-pretreated plants. This transient expression system was successfully applied to analysis of the subcellular localization of a cyan fluorescent protein (CFP) fusion and a protein-protein interaction in Arabidopsis. Our findings enable efficient use of Agrobacterium-mediated transient transformation in Arabidopsis thaliana.