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。     

叶绿体遗传转化的研究

叶绿体的遗传转化是近几年发展起来的新领域。本文主要介绍了叶绿体遗传转化的特点、基本原理和外源基因转化叶绿体的方法与技术;综述了国外在此方面的研究进展及最新成就,以及叶绿体遗传转化体系在基础研究和生物技术领域中的应用。     

植物细胞器遗传工程的曙光

众所周知,生物的性状是由其遗传物质DNA决定的。在高等植物细胞中,除细胞核外,叶绿体和线粒体中也都有各自的DNA。叶绿体是光能转换,光合作用的场所。线粒体是氧化磷酸化的场所。线粒体和叶绿体的DNA,都具有细胞内半自主独立的自我复制能力,在遗传上表现为特有的母性遗传。在植物细胞中,叶绿体和线粒体具有许多与细菌共同的特性。这就给人们一个启示:那些有用的来自原核生物的目的基因能否以具有原核性的叶绿体和线粒体DNA做为它们的遗传受体,用以进行光合作用的遗传工程,生物固氮及其它遗传转化的研究。     

银杏叶绿体DNA的分离提纯

叶绿体是植物进行光合作用的极为重要的 细胞器。本世纪初,Correns等根据植物叶子 的花斑现象具有母性遗传的特征,推测叶绿体 中可能存在着某些特殊的遗传因子,但是在其 后的近半个世纪里,叶绿体基因存在与否始终 未能得到肯定,直到六十年代初,随着核酸检测 技术和电镜技术的发展,叶绿体基因的存在才 最后得到证实。1962年Ristb,等用电镜观察到 衣藻叶绿体中存在着纤维状DNA, 1963年 Sager和石田政弘〔21应用超离心技术,从衣藻叶 绿体中首次成功地分离提取了DNA。由于在 高等植物中叶绿体基因组比较简单,而且它的 非孟德尔遗传方式对叶绿体基因组的结构及其 遗传分析带来极大方便。此外叶绿体作为真核 细胞的细胞器,其DNA及基因表达系统却又 与原核细胞的极为类似,因此叶绿体也是研究 真核基因和原核基因之间相互关系的好材料。 叶绿休基因组的研究无论在理论上还是在实际 上均有着重要意义。 我之居脚座矛材群,参考Kolodner 151和杉 浦昌弘〔33的方法,并加以改进,分离制得叶绿体 DNA (Chloroplast DNA· 简称ctDNA),     

衣藻叶绿体遗传转化的研究

叶绿体遗传转人是近几年发展起来的新领域。本文主要介绍了叶绿体遗传转化的特点、基本原理和衣藻叶绿体遗传转化的方法与技术;     

叶绿体遗传工程

叶绿体遗传工程,是利用DNA重组技术将 叶绿体DNA片段同载体质粒DNA体外连接, 再将重组质粒引人到受体细胞中,借以研究叶 绿体DNA的基因组成及其功能表达的重要手 段。叶绿体遗传体系,是构成植物细胞中三个 遗传体系之一。叶绿体DNA编码一系列重要 性状,例如,在光合作用中固定Co,的RuBPC 酶的大亚基,并且与某些高等植物的花粉育性 有关,是染色体外遗传研究的主要对象。尤其 值得注意的是,叶绿体DNA在一系列特性方 面均与原核生物相近似,通过叶绿体遗传工程, 实现真核与原核生物之间的遗传重组,目前虽 仍处于试验阶段,但它可能引起的后果,则是人 们难以预料的。此外,叶绿体DNA经过改造使 之带有适当的标记性状之后,也是一个良好的 载体。由于以上原因,叶绿体遗传工程研究日 益受到重视。本文将综述这方面研究进展,供 参考。     

植物叶绿体DNA与线粒体DNA的遗传变异

植物叶绿体和线粒体含有DNA,它们表现出不同的遗传变异特性。叶绿体基因组的保守性强,含有特征性重复顺序,它的遗传形式多样而以母系遗传为主,在组织培养和体细胞杂交中具有稳定性强,单亲遗传的特点。线粒体基因组变异性很强,含有主基因组和随体DNA,它的遗传形式是母系遗传,但在体细胞杂交中有时表现为双亲本遗传,并有mtDNA重组,mtDNA在组织培养中发生极大的变异性。在细胞核和线粒体、叶绿体之间存在DNA互相运动的现象。     

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。     

甘薯质体遗传方式的DNA指纹图谱分析

用DNA指纹图谱分析了甘薯（Ipomoea batatasLam.)徐薯18和AB78-1品系及它们的正反交子代叶绿体DNA,结果显示子代叶绿体DNA指纹均与母本相同,而未发现与父本或双亲相同的指纹图谱,因此在该杂交组合中质体遗传方式为母系遗传,这个结论与先前根据细胞学研究所推测的甘薯质体遗传试不同。表明旋花科植物可能并不存在一个一致的父系或双亲质体传递模式。DNA指纹图谱分析用于质体遗传的研究尚未见报道,本文对其优越性进行了讨论。     

叶绿体基因工程：一种植物生物技术的新方法

以叶绿体转化为主的叶绿体基因工程,与传统的基因工程技术细胞核转化相比,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,可以互补核转化带来的局限性。因此,叶绿体基因工程是一种很具有发展前景的植物转基因技术,并在未来工农业生物技术领域发挥重要作用。本文着重在叶绿体转化技术主要特点,应用领域及其未来的发展前景等方面进行了简单评述。     

甘薯质体遗传方式的DNA指纹图谱分析

用DNA指纹图谱分析了甘薯(Ipomoea batatas Lam.)徐薯18和AB78-1品系及它们的正反交子代叶绿体DNA,结果显示子代叶绿体DNA指纹均与母本相同,而未发现与父本或双亲相同的指纹图谱,因此在该杂交组合中质体遗传方式为母系遗传.这个结论与先前根据细胞学研究所推测的甘薯质体遗传方式不同,表明旋花科植物可能并不存在一个一致的父系或双亲质体传递模式.DNA指纹图谱分析用于质体遗传的研究尚未见报道,本文对其优越性进行了讨论.     

叶绿体分子生物学研究进展

叶绿体是绿色植物进行光合作用的重要细胞器。早在1909年,就有人根据高等植物叶片的花斑性状的非孟德尔遗传现象,推测叶绿体内存在着遗传物质。1954年以后,Sager等人以藻类为材料,初步揭示了叶绿体母系遗传的规律。然而,直到1962年,人们才利用电镜技术首次证实了叶绿体DNA(cp DNA)分子的存在。十年后,才分离到cp DNA分子。     

基因枪的使用方法介绍

基因枪法是一种新型的遗传转化手段[1-3]。所谓遗传转化是指通过某种途径或技术将外源基因导入受体细胞的基因组中,并使之在受体细胞中表达。人们可利用一个特定的目的基因,如抗虫、抗病基因等进行转化,使转基因植物在保持原有的各种优良农艺性状的同时,又能增加新的目的基因所控制的性状。一般遗传转化主要有两类：一类是农杆菌介导法,一类是DNA直接转化法。DNA直接转化技术包括化学方法和物理方法,如电击、微注射、超声波和基因枪法。基因枪法,又称生物弹法或微粒枪法、微粒轰击法,是依赖高速度的金属微粒将外源基因引入活细胞…     

植物基因工程新途径：叶绿体转化

在植物基因工程研究中,叶绿体是继核转化之后又一新的遗传转化和表达受体,叶绿体转化体系具有可同时进行多基因转化,表达原核性,超量表达,后代遗传稳定,定点整合,不会产生基因沉默及母性遗传和安全性好等特点,本文着重介绍叶绿体转化体系的特点,国内外研究动态,存在的问题及未来发展方向。     

叶绿体的遗传进化

叶绿体是半自主性细胞器,其生长和增殖受核基因组和自身的基因组2套遗传系统的控制、关于叶绿体的起源有2种学说,近年来．大量叶绿体基因组全序列被测定,以及分子生物学的研究结果为内共生起源学说提供了更多证据。相对于线粒体,叶绿体DNA的结构更趋于保守一,叶绿体与核基因组所编码的蛋白质互相协调来维持叶绿体的正常功能。在进化过程中,基因可能从叶绿体大量转移到细胞核中。叶绿体基因组的信息常常表现出“母性遗传”特征．因而,使之更具生物反应器的优势。     

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。     

植物叶绿体DNA

叶绿体是专营光合作用的细胞器。本世纪初已经证明叶斑现象是细胞质遗传的,因此认为叶绿体中很可能存在遗传物质,以后随着核酸检测技术的发展,予测叶绿体中存在DNA。1963年Sager和石田首先成功地从衣藻叶绿体中提取了DNA,接着证明叶绿体中也存在自身的转录,翻译系统。用以往经典遗传学方法很难适用于叶绿体DNA的遗传分析,因此几似没有进行。最近由于引入以重组DNA为主的新技术,叶绿体DNA的遗传分析才真正开始进行。本文主要是从DNA碱基顺序的水平讨论叶绿体基因的情况。     

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。     

叶绿体基因组研究进展

作为植物细胞器的重要组成部分和光合作用的器官,叶绿体在生物进化的漫长历史中发挥了重要作用.伴随着生物技术的深入发展,人们发现叶绿体基因组结构和序列的信息在揭示物种起源、进化演变及其不同物种之间的亲缘关系等方面具有重要价值.与此同时,比核转化具有明显优势的叶绿体转化技术在遗传改良、生物制剂的生产等方面显示出巨大潜力,而叶绿体基因组结构和序列分析则是叶绿体转化的基石.基于叶绿体的这些重要作用,收集整理了有关的资料,从几个方面归纳了本领域最近的研究进展,希望能使读者对迅速发展的叶绿体基因组研究有更全面的了解,以及对叶绿体基因组在物种的进化、遗传、系统发育关系等方面的作用有更深刻的认识,同时也希望对叶绿体转化技术的研究和广泛应用产生积极作用.     

水稻叶绿体16S启动子克隆改造、载体构建及转化研究

利用PCR方法从水稻叶绿体基因组DNA中分离16S启动子,并在其下游加入rbcL基因SD序列,以增强该启动子的翻译能力;序列分析表明,除加入的SD序列外,扩增片段与水稻(Oryza sativa)叶绿体基因组DNA序列16S启动子相应区域同源性为100％。将16S启动子与bar基因和gfp基因的融合基因连接,以psbA基因的3′序列为终止子,并以烟草叶绿体trnH—psbA和trnK为同源片段构建了烟草叶绿体表达载体pRl6S。用基因枪转化烟草,转化植株经Southern、Northern检测及后代遗传学分析,发现：16S启动子具有启动活性,融合基因已在烟草叶绿体中稳定整合并遵循母系遗传规律。