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。     

叶绿体转基因植物——一种新型生物反应器

叶绿体转基因植物作为生物反应器, 具有外源蛋白表达量高和环境安全性好等优点, 近年来呈现出诱人的发展前景。本文综述了叶绿体基因工程的优越性, 并重点介绍了叶绿体转基因植物作为生物反应器在生产疫苗、药用蛋白及生物可降解塑料等物质方面的最新研究进展。     

叶绿体转基因植物--一种新型生物反应器

叶绿体转基因植物作为生物反应器,具有外源蛋白表达量高和环境安全性好等优点,近年来呈现出诱人的发展前景。本文综述了叶绿体基因工程的优越性,并重点介绍了叶绿体转基因植物作为生物反应器在生产疫苗、药用蛋白及生物可降解塑料等物质方面的最新研究进展。     

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。     

莱茵衣藻叶绿体生物反应器研究进展

莱茵衣藻(Chlamydomonas reinharditi)是一种遗传机制已研究比较清楚的模式植物。近年来,生物反应器是当今世界上各国生物技术研究的一个热点,随着生物技术的发展,已成功实现衣藻作为生物反应器生产重组蛋白及抗体,生产的部分产品已经实现了商品化,与其他生物反应器相比,其在外源基因表达水平和转基因植物安全性等方面有明显的优势,尤其是在控制转基因沉默和遗传稳定性方面展示了极大的优越性。因此,莱茵衣藻是一种具有很好发展前景的生物反应器,必将在未来的药用蛋白生物技术领域发挥重要作用。主要对提高基因在莱茵衣藻叶绿体中表达的策略,转化技术的特点及其未来的发展前景等方面进行了简单评述。     

高等植物叶绿体基因组转化的应用

叶绿体基因组转化技术由于其独特的优越性,现已成为植物基因工程的研究热点。本文简单介绍了叶绿体基因组转化技术的原理和方法;并重点综述了该技术在基础研究和实践中的应用。这些应用主要包括利用叶绿体基因组转化技术进行Rubisco的组装,叶绿体基因结构、转录、翻译和RNA编辑等研究;利用叶绿体作为生物反应器生产人生长激素、霍乱毒素抗体、聚羟基丁酸脂和生物弹性蛋白等;获得抗虫、抗病、抗除草剂和耐旱的转基因植物;以及降低转基因植物的外源基因扩散等。     

叶绿体遗传转化的研究进展

核转化技术是基因工程的主要方法,但其多方面的不安全性使人们把焦点转向了植物基因工程另一目标：叶绿体遗传转化。本文介绍了叶绿体基因及基因组;叶绿体遗传转化的原理和方法：叶绿体转化的优点。重点介绍了关于叶绿体遗传转化国内外研究新进展。     

植物遗传转化新技术和新方法

目前通过遗传转化技术获得了许多植物的转基因植株,一些重要农作物转基因新品种已进入产业化阶段,展现出极好的应用前景。但随着研究的不断深入,在如何提高遗传转化效率和转基因安全性等方面,一些新的技术和方法不断出现并得到应用,如胚状体再生系统、叶绿体转化系统、超声波辅助农杆菌介导法、位点特异重组MATvector系统、正选择系统以及新的转基因分子检测方法,使遗传转化技术向高效、安全方向发展,新一代的转基因植物也将会更适应人们和生态环境的需求。     

通路克隆入门载体pEN-L4~*-PrbcS-~*T-gfp-L3~*的构建及其应用

为了利用通路克隆(Gateway)技术构建一个含有两个目的基因表达盒的植物表达载体,并把目的基因编码的蛋白质定位到转基因植物的叶绿体中,通过定点突变技术,在含有attL4和attL3重组位点的Gateway入门载体pEN-L4-2-L3中产生HindⅢ和XhoⅠ的酶切位点,然后在这两个酶切位点之间插入一个含有1,5-二磷酸核酮糖羧化酶小亚基的光诱导型启动子(PrbcS)及其叶绿体基质定位序列(*T)和绿色荧光蛋白(GFP)报告基因(gfp)的DNA片段,获得pEN-L4*-PrbcS-*T-gfp-L3*入门载体.用该载体和另一个含有attL1和attL2重组位点的入门载体(pENTR*-PrbcS-*T-gus)与Gateway的目的载体pK7 m34GW2-8 m21GW3进行LR重组反应可以构建一个能串联gfp和gus两个报告基因表达盒的植物表达载体pKm-35S-PrbcS-*T-gfp-PROLD-PrbcS-*T-gus,所构建的植物表达载体转化烟草后,gfp和gus基因能插入到转基因烟草的基因组中并正常表达,所表达的GFP蛋白可正确定位到转基因植物的叶绿体中,而GUS蛋白也可以在叶片中表达.利用此表达载体通过一次转化事件不仅可以完成两个目的基因的转化操作,而且还可以利用叶绿体基质定位序列(*T)把PrbcS控制表达的目的蛋白直接定位到转基因植物的叶绿体中.因此pEN-L4*-PrbcS-*T-gfp-L3*入门载体的应用进一步扩大了Gateway技术及植物表达载体的应用范围,为叶绿体基因工程操作提供了一个更方便的技术平台.     

黄瓜离体叶绿体转化方法

叶绿体是植物细胞内执行光合作用的半自主性细胞器,叶绿体转基因是研究叶绿体基因表达调控机制的重要技术。通常在细胞和组织水平进行转化时需要叶绿体同质化,因此实验周期较长。该文以无菌培养的黄瓜绿色子叶为材料,通过差速离心分离叶绿体,以0.33 mol/L山梨醇为叶绿体洗涤和悬液,在13 k V/cm电击电压条件下进行转化。经PCR、RT-PCR鉴定和荧光显微镜观察,证明外源基因能导入离体叶绿体并可进行表达。该方法有望为包括鉴定叶绿体表达载体功能等基础性研究工作提供快捷途径。     

质体基因工程中选择标记基因研究进展

与细胞核基因工程相比,质体基因工程能更安全、精确和高效地对外源基因进行表达,作为下一代转基因技术已广泛用于基础研究和生物技术应用领域。与细胞核基因工程一样,质体基因工程中也需要合适的选择标记基因用于转化子的筛选和同质化,但基于质体基因组的多拷贝性和母系遗传特点,转化子的同质化需要一个长期的筛选过程,这就决定了质体基因工程中选择标记基因的选择标准将不同于细胞核基因工程中广泛使用的现行标准。目前,质体基因工程的遗传转化操作中使用较多的是抗生素选择标记基因,出于安全性考虑,需要找到可替换、安全的选择标记基因或有效的标记基因删除方法。本文在对质体基因工程研究的相关文献分析基础之上,对主要使用的选择标记基因及其删除体系进行了综述,并对比了其优缺点,同时探讨了质体基因工程中所使用的报告基因,以期为现有选择标记基因及其删除体系的改进和开发提供一定参考,进一步推动质体基因工程,尤其是单子叶植物质体基因工程的发展。     

Strategies for metabolic pathway engineering with multiple transgenes

The engineering of metabolic pathways in plants often requires the concerted expression of more than one gene. While with traditional transgenic approaches, the expression of multiple transgenes has been challenging, recent progress has greatly expanded our repertoire of powerful techniques making this possible. New technological options include large-scale co-transformation of the nuclear genome, also referred to as combinatorial transformation, and transformation of the chloroplast genome with synthetic operon constructs. This review describes the state of the art in multigene genetic engineering of plants. It focuses on the methods currently available for the introduction of multiple transgenes into plants and the molecular mechanisms underlying successful transgene expression. Selected examples of metabolic pathway engineering are used to illustrate the attractions and limitations of each method and to highlight key factors that influence the experimenter’s choice of the best strategy for multigene engineering.     

Recent strategies of increasing metal tolerance and phytoremediation potential using genetic transformation of plants

Avoidance and reduction of soil contamination with heavy metals is one of the most serious global challenges. Nowadays, science offers us new opportunities of utilizing plants to extract toxic elements from the soil by means of phytoremediation. Plant abilities to uptake, translocate, and transform heavy metals, as well as to limit their toxicity, may be significantly enhanced via genetic engineering. This paper provides a comprehensive review of recent strategies aimed at the improvement of plant phytoremediation potential using plant transformation and employing current achievements in nuclear and cytoplasmic genome transformation. Strategies for obtaining plants suitable for effective soil clean-up and tolerant to excessive concentrations of heavy metals are critically assessed. Promising directions in genetic manipulations, such as gene silencing and cis- and intragenesis, are also discussed. Moreover, the ways of overcoming disadvantages of phytoremediation using genetic transformation approachare proposed. The knowledge gathered here could be useful for designing new research aimed at biotechnological improvement of phytoremediation efficiency.     

Plastid genetic engineering in Solanaceae

Plastid genetic engineering has come of age, becoming today an attractive alternative approach for the expression of foreign genes, as it offers several advantages over nuclear transformants. Significant progress has been made in plastid genetic engineering in tobacco and other Solanaceae plants, through the use of improved regeneration procedures and transformation vectors with efficient promoters and untranslated regions. Many genes encoding for industrially important proteins and vaccines, as well as genes conferring important agronomic traits, have been stably integrated and expressed in the plastid genome. Despite these advances, it remains a challenge to achieve marked levels of plastid transgene expression in non-green tissues. In this review, we summarize the basic requirements of plastid genetic engineering and discuss the current status, limitations, and the potential of plastid transformation for expanding future studies relating to Solanaceae plants.     

葡萄基因工程研究进展

植物基因工程技术为培育优良葡萄品种开辟了一条全新而有效的途径。葡萄基因转化受体系统的建立主要包括器官发生途径和胚状体发生途径,建立良好的受体系统是葡萄基因转化成功的关键,遗传转化途径主要有根癌农杆菌介导的遗传转化和基因枪法。概述了迄今国内外葡萄基因工程的研究进展,着重对葡萄基因转化受体系统的建立、转化的方法、转化植株的筛选和检测、影响葡萄基因转化的主要因素等进行了综述,并展望了葡萄基因工程的发展前景。     

百合组织培养和遗传转化的研究进展

百合是单子叶球茎类观赏花卉,具有食用和药用的作用。本文综述了国内外百合组织培养和遗传转化研究进展。包括营养器官、生殖器官和原生质体再生系统的建立。详细介绍了基因转化的方法,例如农杆菌、基因枪、电激穿孔等。浅析百合外源基因的表达,例如GUS、半夏凝集素基因、几丁质酶基因等。同时,讨论了百合遗传转化中存在的问题,以期为百合基因工程方面的研究提供依据。     

The myth of plant transformation

Technology development is innovative to many aspects of basic and applied plant transgenic science. Plant genetic engineering has opened new avenues to modify crops, and provided new solutions to solve specific needs. Development of procedures in cell biology to regenerate plants from single cells or organized tissue, and the discovery of novel techniques to transfer genes to plant cells provided the prerequisite for the practical use of genetic engineering in crop modification and improvement. Plant transformation technology has become an adaptable platform for cultivar improvement as well as for studying gene function in plants. This success represents the climax of years of efforts in tissue culture improvement, in transformation techniques and in genetic engineering. Plant transformation vectors and methodologies have been improved to increase the efficiency of transformation and to achieve stable expression of transgenes in plants. This review provides a comprehensive discussion of important issues related to plant transformation as well as advances made in transformation techniques during three decades.