葉綠體轉(zhuǎn)化——遺傳轉(zhuǎn)化新思路

高等植物具有3套遺傳體系，分別是細(xì)胞核、質(zhì)體與線粒體。自從植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)誕生以來(lái)，通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法或基因槍法將外源基因整合到細(xì)胞核染色體上已成為主流方法。但是人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的核轉(zhuǎn)化會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題，包括花粉漂移、位置效應(yīng)、基因沉默等。

與核轉(zhuǎn)化相比，葉綠體轉(zhuǎn)化能有效解決這些問(wèn)題。主要體現(xiàn)在：1、大多數(shù)被子植物的質(zhì)體是嚴(yán)格的母系遺傳，不會(huì)通過(guò)花粉漂移引發(fā)環(huán)境安全問(wèn)題；2、外源基因通過(guò)同源重組定點(diǎn)整合到葉綠體基因組中，不會(huì)出現(xiàn)位置效應(yīng)；3、質(zhì)體基因組拷貝數(shù)高，每個(gè)植物細(xì)胞約有100個(gè)葉綠體，而每個(gè)葉綠體又有100個(gè)拷貝左右的環(huán)狀基因組DNA，高拷貝數(shù)可以使外源基因得到高水平表達(dá)；4、具有多基因共表達(dá)元件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜生化途徑的調(diào)控。作為一種新技術(shù)與新思路，葉綠體轉(zhuǎn)化表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)和廣闊的發(fā)展前景吸引越來(lái)越多的科研人員關(guān)注。

葉綠體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的第一步是個(gè)性化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化載體，通過(guò)設(shè)計(jì)載體兩端的同源序列利用同源重組實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)整合。篩選標(biāo)記基因使用頻率最高、效果最好的是壯觀霉素。篩選標(biāo)記基因表達(dá)盒兩邊可加重組位點(diǎn)或重復(fù)序列，獲得同質(zhì)化植株后，可以利用重組系統(tǒng)進(jìn)行篩選標(biāo)記基因的去除。第二步是轉(zhuǎn)化方法，載體要到達(dá)葉綠體，需要穿過(guò)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜以及葉綠體雙層膜。基因槍法因?yàn)槭荏w廣泛、且能轉(zhuǎn)化細(xì)胞器，目前是葉綠體做常用的轉(zhuǎn)化方法。第三步是轉(zhuǎn)化苗的同質(zhì)化，只有獲得同質(zhì)化的轉(zhuǎn)化苗才能穩(wěn)定遺傳。最常用的方法是取選擇培養(yǎng)得到的轉(zhuǎn)化異質(zhì)體的綠色部分在篩選壓提高的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)誘導(dǎo)再生，反復(fù)進(jìn)行多輪選擇，消除野生型葉綠體基因組，從而達(dá)到同質(zhì)化。

高等植物中茄科植物是成功進(jìn)行葉綠體轉(zhuǎn)化最多的物種。煙草作為模式作物，再生率和轉(zhuǎn)化率都非常高，也是比較容易進(jìn)行葉綠體轉(zhuǎn)化的物種。據(jù)報(bào)道，約有20個(gè)物種在葉綠體轉(zhuǎn)化上取得成功。這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展已成為植物遺傳育種（抗逆、改良品質(zhì)和提高產(chǎn)量）的一項(xiàng)新策略；同時(shí)，在生物醫(yī)藥應(yīng)用上以葉綠體作為生物反應(yīng)器能夠高效表達(dá)多種藥用蛋白，抗體和疫苗等。

武漢天問(wèn)生物科技有限公司作為一家專注植物生物技術(shù)的公司，我們的技術(shù)平臺(tái)以煙草特定品種為受體，經(jīng)過(guò)條件優(yōu)化，已成功獲得大量過(guò)量表達(dá)、基因定點(diǎn)敲除轉(zhuǎn)基因植株。歡迎廣大師生垂詢！