分子生物学技术在植物生物反应器领域的应用
植物组织培养的应用实例
植物组织培养的应用实例1．挽救濒于灭绝的植物环境的不断变化使许多种类的植物面临着灭绝的危险，而且许多种植物已经灭绝，留给人类的只是一种遗憾。
如何挽救这些植物，已成为世人关注的问题。
实践证明，通过组织培养的方法可以使一部分濒危的植物种类得到延续和保存；如果再结合超低温保存技术，就可以使这些植物得到较为永久性的保存。
其实，对大多数普通植物来说，用组织培养的方法保存其种质材料，也具有十分重要的意义。
因为，人们现在无法预知哪些植物会面临灭顶之灾，或许今天看似繁茂的植物，明天就可能被沙漠、洪水、大火或战争吞没。
2．快速繁殖某些稀有植物或有较大经济价值的植物依靠自然条件在较短时间内繁殖稀有植物和经济价值较高的植物，受到地理环境和季节的限制，很难达到快速、高效的目的；特别对于在短期内需要达到一定数量，才能创造应有价值的植物，时间就是效益，只有通过组织培养的方法才能满足这一要求。
3．利用组织培养的材料作为植物生物反应器中国的中草药是一份人类宝贵的财富，但很多种中草药资源匮乏，产量不足，甚至濒于灭绝。
如果能利用组织和细胞培养的方法在实验室内生产，不再依附于自然环境，不仅可以解决现有困难，而且可以通过筛选高产有效成分的细胞系，来提高其药用价值。
比如用培养的人参悬浮细胞来生产人参皂苷，已在日本等国家形成规模。
利用培养的植物细胞和组织作为生物反应器，也可以生产某些蛋白质、氨基酸、抗生素、疫苗等。
4．组织培养结合超低温保存技术经济有效地保存植物种质资源植物组织培养结合超低温保存技术，可以给植物种质保存带来一次大的飞跃。
因为保存一个细胞就相当于保存一粒种子，但所占的空间仅为原来的几万分之一，而且在-193℃的液氮中可以长时间保存，不像种子那样需要年年更新或经常更新。
5．用于遗传学、分子生物学、细胞生物学、组织学、胚胎学、基因工程、生物工程等的研究要揭示生命的奥秘，首先要研究单个基因的作用，研究它在细胞内是如何组装的，如何与其他基因发生联系，如何表达和调控等。
植物生物反应器研究进展
天 然蛋 白质 则 需很 高 的成 本 ， 动 物 细胞 培 养 所 而
需 的生 长培 养 基 相
作物 的 田 间 种 植 比其 它 任 何 系 统 更 加 低 廉 有 效 ， 因为 植 物 能 进 行 光 合 作 用 ， 提 供 合 适 的 若
维普资讯
２ ２
中 国 生 物 工 程 杂 志
第 ２ ２卷
前 已成功 获 得 的转 基 因植 物 非 常 多 ， 水 稻 、 如 小 麦、 玉米 、 马铃 薯 、 花 、 茄 等 。许 多 不 同 的 技 棉 番 术 可用 于转 化植 物 ，如 根 癌农 杆 菌介 导 法 、 生 原 质体 的化学 刺 激 、 微 注 射 、 穿 孔 和 基 因 枪 法 显 电 等 。许 多 不 同 的植 物 已 建 立 起 了稳 定 的转 化 体 系 ， 多 数作 物种 类 可进 行 常规 转 化 。在 克 隆 技 大 术方 面 ， 基 因动 物 的 克 隆 还 处 于 起 步 阶段 ， 转 然 而植 物 的克 隆 技 术 如 组 织 培 养 、 官 培 养 、 胞 器 细 培养 等 已相 当成 熟 。另 外 ， 外源 基 因 在植 物 后 代 中纯合 快 且 稳 定 性 高 ， 植 酸 酶 基 因 转 入 油 菜 如 后， 其表 达 可 以稳定 遗 传 ， １ 第 ５代 的种 子 仍 含 有
与 微 生 物 生 物 反应 器 和 动 物 生 物 反 应 器 相 比， 植物 生 物反 应 器有 其 独特 的 优越 性 。 首先 ， 植物 生 产 系统 易于 大 规模 生产 来 自动 物 、 类 、 菌 、 毒等 的外 源蛋 白， 常 廉价 。 人 细 病 非 微 生物 发酵 常 需要 庞 大 的设备 投 资 ， 细菌 在 发 酵 过 程 中常产 生 包 涵体 ， 而将 其 重 新 溶解 并 折 叠 成
分子生物学和生化工程技术在食品中的应用
分子生物学和生化工程技术在食品中的应用随着技术的不断发展，分子生物学和生化工程技术已经成为了食品行业中必不可少的工具。
分子生物学是一门研究生物分子之间相互作用的学科，它为食品行业提供了许多新的解决方案。
生化工程技术则是利用生物反应器等技术进行原材料的生产。
DNA分析分子生物学中最为关注的内容就是DNA序列的研究。
这种技术可以更加准确地确认基因的组成和构造，从而为食品行业提供更好的产品。
例如，现在可以通过分析酿酒中的酵母DNA序列，来更好的控制酒的口感和风味。
DNA分析还能够帮助检测食品中的污染物，这不仅可以改善食品质量，也能保护消费者的健康。
基因编辑通过基因编辑技术，可以改变生物的基因构造。
这种技术在食品行业中的应用范围十分广泛，比如改变植物的耐旱性，提高作物的产量等。
基因编辑技术还可以用于创造新品种，例如利用这种技术，就可以创建更耐受寒冷的农作物，从而更好地适应气候变化。
蛋白质工程蛋白质是食品中最为基本的营养物质之一，而蛋白质工程则是对蛋白质结构做出调整，以改变其性质。
这种技术可以用来改善食品的口感和品质，使其更加可口。
例如，加入变性蛋白质可以增加奶制品的粘稠度，从而创造出更好的口感。
转基因技术转基因技术是将异种基因插入某个生物的基因中，让其表达异种蛋白质或特定基因。
虽然这项技术受到了很多争议，但其在食品行业中的应用也是非常广泛的。
例如，利用转基因技术，可以创造出更耐热、更耐旱、更强健的植物等，使其更加适应不同的环境。
糖化修饰技术糖化修饰技术是加入糖类物质来调整食品的结构，从而改变其味道和口感。
例如，在工业生产中，可以通过加糖来降低产品酸度，提升食品的甜味和口感。
又如，在糖果制造中，加入不同的糖类物质可以创造出不同的口感和味道。
总体而言，分子生物学和生化工程技术在食品行业中的应用非常广泛，并且还在不断地发展和探索中。
随着技术的进步，我们相信未来的食品行业将会变得更加丰富和多样化。
植物生物技术探索利用植物进行基因改良和药物研发的方法
植物生物技术探索利用植物进行基因改良和药物研发的方法随着人类科技的不断进步，植物生物技术逐渐成为了基因改良和药物研发领域中的重要工具。
通过利用植物的独特性质和生物反应能力，科学家们通过一系列方法和技术实现对植物基因的改良，以及开发新的药物和药物生产平台。
本文将探索利用植物进行基因改良和药物研发的方法。
一、基因改良在过去的几十年里，植物生物技术为基因改良领域开辟了新的途径。
为了改良植物的性状和增强其抗病能力，科学家们首先需要获取和分析目标基因。
利用现代分子生物学技术，可以从其他物种中提取目标基因，并将其导入植物细胞中。
1. 转基因技术转基因技术是一种常用的基因改良技术，通过导入外源基因来改变植物的性状。
首先，将目标基因插入一个称为载体的DNA分子中，然后将载体导入目标植物细胞中。
细胞质中的DNA酶酶会将载体DNA切割成小片段，并将其整合到植物基因组中。
通过这种方式，科学家们可以使植物获得新的性状或抗性。
2. 基因沉默技术基因沉默技术是利用RNA介导的基因表达调控来实现基因改良的一种方法。
通过导入特定的RNA分子，可以抑制目标基因的表达，在植物中引发基因沉默现象。
这一技术可以被用来研究植物的基因功能以及调节植物的发育和代谢过程。
二、药物研发植物不仅可以用于基因改良，也具有丰富的药物研发潜力。
世界上许多传统草药和现代药物都源于植物。
在植物生物技术的帮助下，科学家们可以探索植物中存在的生物活性成分，开发新的药物和治疗方案。
1. 植物次生代谢产物植物的次生代谢产物是由植物细胞中的特定酶催化合成的化合物。
这些化合物在植物体内具有重要的生物活性，包括抗菌、抗病毒和抗氧化活性等。
通过分析和提取这些化合物，科学家们可以继续开发新的药物。
2. 植物药物生产平台利用植物作为生物反应器来生产药物是一种具有潜力的研究方向。
植物细胞具有快速繁殖和生长的能力，并且能够合成复杂的蛋白质和次生代谢产物。
通过转基因技术，可以将目标基因导入植物细胞中，并利用植物系统来产生药用蛋白质和其他药物。
微生物在生物科技中的应用
微生物在生物科技中的应用微生物是我们身边最常见的生物之一，它们在自然界中有着重要的生态作用。
然而，除了生态系统中，微生物在生物科技领域中也具有重要的应用价值。
本文将从分子生物学、食品工业、制药工业、环境保护和农业生产等多个方面，深入介绍微生物在生物科技中的应用。
1. 分子生物学在分子生物学领域，微生物被广泛应用于基因工程研究中。
微生物的基因及其调控机制研究是分子生物学的重要内容之一，而微生物在基因工程研究中的应用主要包括表达蛋白质、制备 DNA 库、研究 DNA 修饰以及进行基因组学研究等方面。
在微生物中，重组 DNA 技术可用于外源基因的搭载和表达，从而产生具有特定功能的蛋白质。
这对于研究生物学、生物医学和农业领域中需要定制化的分子工具和药物科研具有重要意义。
2. 食品工业微生物在食品工业中的应用广泛，包括了发酵、酿造、食品添加剂等领域。
微生物利用可食性物质正常生长并进行代谢，产生的代谢产物使食品具有了特殊味道、风味和特性。
以酵母菌发酵而得的酵母发酵粉、味精生产中的谷氨酸钠、醋酸菌制醋以及采用微生物发酵的酱油、豆腐等，都依赖于微生物的生长过程。
另外，微生物的生长过程还可以用于制作发酵剂，以提高饲料和食品的品质和营养价值。
发酵剂可以使食品中的蛋白质和淀粉质在微生物的作用下水解和氧化，从而提高工业加工的效率。
3. 制药工业微生物在制药工业中的应用也非常普遍。
制药工业涉及到许多生产领域，如抗生素、维生素、乳酸菌、真菌菌株等，这些都与微生物密不可分。
细菌的代谢产物往往具有特殊的化学反应，用于制药有很好的利用价值。
例如，青霉素就是细菌产生的一种天然抗生素。
青霉素的发现和制造标志着抗生素时代的开启，并被广泛应用于传染病的治疗中。
除此之外，微生物制药还涉及到抗癌药物和生物农药的生产。
4. 环境保护微生物在环境保护中扮演了重要角色。
利用微生物的生长过程可以使有害物质被转化成无害的物质，从而实现减少污染、清除环境污染物、减少排放等目的。
生物反应器技术在生物工程中的应用
生物反应器技术在生物工程中的应用生物反应器是指一种能够容纳微生物并利用它们进行化学反应的装置，广泛应用于生物工程领域。
生物反应器技术可用于从微生物中生产药物、酶、营养素等，因此在制药、医学、食品、环境等领域具有广阔的应用前景。
一、生物反应器的组成结构生物反应器主要由三部分组成：反应器主体、外接部分和控制系统。
反应器主体是完成反应的核心部分，它一般可以分为发酵罐、培养皿和固定床反应器等。
外接部分则是为保证反应进程顺利进行而针对不同反应器设立的配套设施，如加热、冷却、搅拌、进气和出气等。
控制系统则是对反应进程进行监测、调节和控制的设备，应用反馈控制器、PLC等自动化控制技术来实现反应进程的微调和精密控制，从而确保反应进程的可控性、可重复性和高效性。
二、生物反应器在生物制药中的应用生物反应器技术是实现生物制药工艺的核心技术之一，能够扩大生物制药的规模，降低制造成本并提高生物制品的品质。
在生物制药领域，即通过利用微生物发酵生产能够治疗人类疾病的药物和疫苗。
发酵法是世界上生产大量生物物质的重要方法，例如：多肽、蛋白质、抗生素、细胞因子、融合蛋白及其他特殊药物，在大规模生产中，发酵反应罐被广泛应用于过程控制和调节，如控制培养物的温度、pH、氧气和营养成份等参数，从而实现对反应进程的精确控制。
三、生物反应器在生物酶制剂生产中的应用生物酶是指能够催化生物化学反应的物质，例如葡萄糖氧化酶、α-淀粉酶、木聚糖酶、蛋白酶等，广泛用于制药、日用品、食品加工、印染等领域。
在这些生产过程中，生物反应器技术具有显著的优势，例如降低生产成本，提高产量，并且可以控制生产质量，从而保证了生产效益和产品品质。
四、生物反应器在微生物基因工程中的应用微生物基因工程是运用分子生物学和微生物学相结合的方法，改变细菌、酵母等微生物的基因，使之产生所需目标产物或具有新功能的菌株。
通过构建高产菌株，提高物质利用率，降低耗能、提高质量和减少污染，增强菌株生存能力等等的作用，对进一步开发微生物资源提供了有力支持。
生物反应器
我国的研究现状
• 我国植物生物反应器的研究始于上世纪90年代初期， 虽然在构建高效植物表达载体和培育转基因植物等主要技 术环节上与国外相差无几，但在研究的广度和深度上与发 达国家相比却存在很大差距。幸运的是，由于国家有关方 面已意识到植物生物反应器的重要性，所以在制订“九五” 计划时，选择了“利用转基因植物生产口服疫苗和生物可 降解塑料”等4个研究课题作为探索性项目而予以资助。 “九五”期末，已获得如下研究成果： • 将乙型肝炎病毒包膜的蛋白基因导入马铃薯和番茄中， 获得了高效表达该外源基因的工程植株，小鼠口服接种实 验表明该重组抗原蛋白可诱导特异性的保护性抗体产生， 已进入临床应用研究的前期准备阶段，相关转基因植物已 进入环境释放阶段。 • 已将产毒素大肠杆菌热敏毒素b亚基及定居因子CS6B 抗原蛋白基因导入马铃薯中，获得了高效表达重组抗原蛋 白的转基因马铃薯植株，小鼠的口服接种实验证实可诱导 特异性保护抗体产生，相关转基因植物已进入环境释放阶 段。
参考文献
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悬浮培养生物反应器
1机械搅拌生物反应器 尽管机械搅拌反应器已成功用于许多细胞的培养中， 反应器内的温度、pH、溶氧及营养物质浓度较其他反应器 更易控制等优点，但由于机械搅拌造成的剪切力以对植物 细胞造成较大的损伤，对次级代谢产物的合成也会产生影 响，同时会带来染菌和机械上的问题，因此需筛选出抗剪 切力的细胞系，也可对反应器结构进行改造，尤其是搅拌 桨的结构和类型的改进，使其具有缓和、充分的搅拌效果。 2非机械搅拌式反应器 植物细胞的培养比较多地采用各种非机械搅拌生物反 应器，其中常用的是气体搅拌生物反应器。气体搅拌生物 反应器没有活动的搅拌装置，在很大程度上减少了剪切力， 并能在长期操作中保持无菌。气体搅拌生物反应器包括鼓 泡塔和气升式反应器等。气体搅拌生物反应器结构较简单， 氧传递效率高，剪切力低，对细胞的损伤小，容易实现长 期无菌培养，较适用于植物细胞培养。
植物组织培养有什么应用
植物组织培养有什么应用一、农业上的应用1. 快速繁殖种苗(rapid propagation)用组织培养的方法进行快速繁殖是生产上最有潜力的应用，包括花卉观赏植物、蔬菜、果树、大田作物及其他经济作物。
快繁技术不受季节等条件的限制，生长周期短，而且能使不能或很难繁殖的植物进行增殖。
快速繁殖可用下列手段进行：⑴通过茎尖、茎段、鳞茎盘等产生大量腋芽；⑵通过根、叶等器官直接诱导产生不定芽；⑶通过愈伤组织培养诱导产生不定芽。
试管快速繁殖应用在下列生产或研究中：(1)繁殖杂交育种中得到的少量杂交种，以及保存自交系、不育系等。
(2)繁殖脱毒培养得到的少量无病毒苗。
(3)繁殖生产上急需的或种源较少的种苗。
由于组织培养周期短，增殖率高及能全年生产等特点，加上培养材料和试管苗的小型化，这就可使有限的空间培养出大量的植物，在短期内培养出大量的幼苗。
2.无病毒苗(virus free)的培养植物在生长过程中几乎都要遭受到病毒病不同程度的危害，有的种类甚至同时受到数种病毒病的危害，尤其是很多园艺植物靠无性方法来增殖，若蒙受病毒病，代代相传，越染越重，甚至会造成极严重的后果。
自从Morel l952年发现采用微茎尖培养方法可得到无病毒苗后，微茎尖培养就成为解决病毒病危害的重要途径之一。
若再与热处理相结合，则可提高脱毒培养的效果。
对于木本植物，茎尖培养得到的植株难以发根生长，则可采用茎尖微体嫁接的方法来培育无病毒苗。
组织培养无病毒苗的方法已在很多作物的常规生产上得到应用。
如马铃薯，甘薯，草莓，苹果，香石竹，菊花等。
而且已有不少地区建立了无病毒苗的生产中心，这对于无病毒苗的培养、鉴定、繁殖、保存、利用和研究，形成了一个规范的系统程序，从而达到了保持园艺植物的优良种性和经济性状的目的。
3. 在育种上的应用(breeding)植物组培技术为育种提供了许多手段和方法，使育种工作在新的条件下更有效的进行。
⑴倍性育种，缩短育种年限，杂种优势明显。
现代生物技术(书名：生物技术概论)作业课后习题解答
一、生物技术总论1、现代生物技术就是一项高新技术，它具有高新技术得“六高”特征就是指哪“六高”？高效益；高智力；高投入；高竞争；高风险；高势能。
2、什么就是生物技术，它包括那些基本得内容？它对人类社会将产生怎样得影响？生物技术，有时也称生物工程，就是指人们以现代生命科学为基础，结合其她基础科学得科学原理，采用先进得科学技术手段，按照预先得设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目得。
生物技术就是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务得技术。
它主要包括发酵技术与现代生物技术。
其包括：基因工程、细胞工程、发酵工程与酶工程，现代生物技术发展到高通量组学芯片技术、基因与基因组人工设计与合成生物学等系统生物技术。
生物技术设计人类各个得层面，大到人类基因组得研究，小到我们平时吃到得米饭，在医药、动植物设计广泛，在电子产品中也有运用到生物技术。
3、为什么说生物技术就是一门综合性得学科，它与其她学科有什么关系？因为生物技术设计到很多个方面，有医药、林农业、食品、环境、能源、化学品、设等等，不仅仅就是局限于生物这一方面，例如研究使用到了高科技电子设备，两者必须结合才能进行研究，生物分子学也被运用到计算机得研发中去。
4、简要说明生物技术得发展史以及现代生物技术与传统生物技术得关系。
现代生物技术就是通过生物化学与分子生物学得基础研究而加快发展起来得。
两者得差别：传统生物技术得研究水平就是细胞或组织水平，现代生物技术得研究水平就是在分子水平。
两者得关系：现代生物技术得研究就是以传统生物技术为基础。
现代生物技术得研究能够促进传统生物技术研究。
5、生物技术得应用包括那些领域？其涉及到：农业、食品、人类健康、能源问题、环境问题、工业、金属、军事、电子二、基因工程1、基因工程研究得理论依据就是什么？不同基因具有相同得物质基础；基因就是可以切割得；基因就是可以转移得；多肽与基因之间存在对应关系；遗传密码就是通用得；基因可以通过复制把遗传信息传递给下一代。
常用分子生物学技术的原理及应用
根据中心法则，可以RNA为模板，在逆转录酶作用下形成cDNA，于是建立了RT-PCR的方法。 根据mRNA的3’端有poly(A)的特点，在进行反转录时，就以poly(A)为模板设计了引物。并且纯化mRNA的方法，也是根据poly(A)的原理设计的。 根据最后的翻译蛋白质去向的不同，建立不同的蛋白质提取方法，如在线粒体，在细胞核、在细胞浆、分泌到血液中。
由宿主控制的限制与修饰作用使得细菌避免噬菌体感染，如果噬菌体DNA没有被修饰过，进入宿主就会被限制性酶切断。如果被修饰过，其侵染细菌的效率就提高。
限制性内切酶及由宿主控制的限制与修饰作用
分子克隆 (Molecular Cloning)
1.Vectors
Vectors: A DNA (a plasmid or a phage DNA) that serves as a carrier in gene cloning experiments.
本章常用技术词汇
一 基因工程与分子克隆
(genetic engineering and molecular cloning)
Research content: genomic library, cDNA library, gene cloning, gene expression, gene regulation, gene knockout 用于基因克隆的工具酶 (enzymes for gene cloning) 在生物技术中常用的各种工具酶系指能用于DNA和RNA分子的切割、连接、聚合、反转录等有关的各种酶系统称为工具酶。
非模板链称为有意义链，而模板常称为反义链。
以DNA一条链为模板， 诱导RNA聚合酶活性、RNA聚合酶识别并结合在转录起始位点 以ATP、GTP、CTP和UTP为前体，合成(转录)RNA 当遇到转录终止信号时，转录即停止。
植物生物反应器生产口服疫苗的研究进展
植物生物反应器生产口服疫苗的研究进展摘要随着基因工程技术的快速发展、植物转基因技术的日趋成熟,植物已成为基因重组生物制品的重要表达载体。
利用转基因技术构建植物生物反应器生产口服疫苗是目前新兴的研究领域。
综述了亚单位抗原在转基因植物中的表达系统、转基因植物生产的重组疫苗、转基因植物疫苗存在的问题及解决方法等,并展望了其研究趋势和应用前景。
关键词植物生物反应器;口服疫苗;转基因植物中图分类号q946.1;r282.71文献标识码a文章编号1007-5739(2009)08-0210-02随着分子生物学技术的发展,植物生物反应器生产口服疫苗的研究异常活跃。
从1983年首次获得转基因植物至今,植物基因工程的研究取得了飞速的发展。
以转基因植物作为生物反应器来生产药用蛋白,如抗体、疫苗等也成为国际上植物基因工程一个新的发展趋势。
迄今为止,在转基因植物中表达的抗原基因约有20多种,随着研究的深入,转基因植物疫苗以其可食性、廉价性,成为应用广泛而有发展潜力的疫苗。
1植物生产口服疫苗的不同表达系统利用植物生物反应器生产口服疫苗的过程包括目的基因的克隆、高效表达载体的构建、植物细胞的遗传转化、受体细胞的组织培养与植株再生、转化植株的栽培、目标产品分离纯化与纯度鉴定等。
其载体表达系统为:稳定表达系统与瞬时表达系统。
1.1稳定表达系统稳定转化是将目的基因整合到转基因植物的核基因组或叶绿体基因组中,能够稳定表达目的蛋白的转基因植株称为稳定表达系统。
1.1.1核表达系统。
通过根癌农杆菌(agrobacteriumtumefaci-ens)介导。
农杆菌ti质粒中含一段t-dna,能与植物核基因组dna发生同源重组,在t-dna两侧插入外源基因,外源基因就能与t-dna一起随机整合到植物核基因组中。
mason等将乙型肝炎病毒表面抗原(hbsag)基因转入马铃薯中并获得表达,并用薯块饲养小鼠,在小鼠体内检测到保护性抗原包括黏膜抗体,以抵御细菌的侵染。
分子生物学中的基础研究和应用
分子生物学中的基础研究和应用分子生物学是现代生命科学中的一个重要分支，它研究生命的基本单位——分子，包括蛋白质、核酸等大分子，以及它们间的相互作用与调控。
在分子生物学的研究中，不仅涉及到基础的分子结构和功能解析，更涉及到大量的应用研究，如基因检测、药物研发、生物反应器、转基因技术等。
一、基础研究：揭示分子生命机理分子生物学的基础研究对于我们认识生命的本质和机理起着至关重要的作用，它在生命的各个层面中发挥着决定性的作用。
其中，基础研究的核心是研究生命分子的组成、结构与功能，探索其中的调控机制。
首先，基础研究中的DNA分析技术揭示了基因的本质和特征，阐明了基因在遗传和遗传多样性上的重要作用。
这一方面，促进了对人类、动植物的基因性状的理解和掌握，更精确地解释了遗传疾病的成因和传播途径，为基因诊断和预测奠定了基础。
其次，RNA干扰技术在基础研究中也扮演着重要的角色。
RNA干扰是指一种基因沉默技术，它利用寡核苷酸靶向蛋白编码基因的mRNA，使该基因的转录和翻译被抑制。
通过RNA干扰技术可以研究基因的表达调控及其在疾病发生发展过程中的作用，从而有望开发出更有效的治疗方法。
此外，蛋白质为生命分子体系中的重要组成部分。
蛋白质具有许多重要的功能，其中主要包括催化、传递、结构性、运输及调节等。
在基础研究中，蛋白质的纯化、结构解析以及质谱学等技术，能够帮助我们更好地理解生命中的蛋白质活动机制，并在药物研发中发挥至关重要的作用。
二、应用研究：促进科技发展分子生物学的应用研究与基础研究相辅相成，不断推动着科技的发展。
在应用研究中，人们通过研究生命分子的功能与作用机制，开发出了各种各样的应用技术。
（一）基因检测技术基因检测是现代生命科学中最常用的应用技术之一，它主要是通过检测个体的基因序列变异，判断该个体是否存在遗传性疾病或患有某种非遗传性疾病的风险。
通过基因检测技术，癌症、遗传性疾病等潜在的健康风险可以被诊断出来，并及时采取措施。
植物表达系统的应用与发展
植物表达系统的应用与发展植物表达系统（Plant-based expression systems）是一种利用植物作为生物反应器来生产大规模表达目标蛋白的方法。
通过利用植物的生物学特性，以及分子生物学和基因工程技术的快速发展，植物表达系统在生物医药领域得到广泛应用。
本文将探讨植物表达系统的应用和发展，并展望其在未来的前景。
一、植物表达系统的应用领域1. 药物生产植物表达系统被广泛应用于生产重要的药物蛋白。
由于植物具有易于培养、成本低廉、快速扩增等特点，这种方法相对于传统的细胞培养系统具有优势。
例如，植物表达系统已经成功生产了抗体、疫苗、癌症治疗药物等。
这些药物的生产不仅具有高效性和可扩展性，还降低了成本，有助于提高药物的可及性。
2. 功能性食品植物表达系统的另一个应用领域是生产功能性食品。
通过转基因技术，植物可以被改造以产生具有特定功能的蛋白质，如抗氧化物、保健品成分等。
这些功能性食品可以提供人体所需的营养物质，对健康具有积极作用。
3. 环境保护植物表达系统还可以应用于环境保护领域。
通过转基因技术，植物可以被改造成吸收和分解有害物质的特定毒素。
这种方法被称为“植物污染物降解系统”，可以用于处理水和土壤中的污染物，减少对环境的损害。
4. 生物能源植物表达系统在生物能源领域有重要的应用。
通过转基因技术，植物可以被改造成能够产生大量生物燃料的能源作物。
这种方法可以有效利用植物的生物学特性，降低对化石燃料的依赖，减少碳排放，有助于解决能源危机和环境问题。
二、植物表达系统的发展趋势1. 技术创新随着基因工程和分子生物学技术的不断发展，植物表达系统的工艺和技术也在不断创新改进。
新的转基因技术和表达载体的引入，使植物表达系统能够更高效地产生目标蛋白。
2. 品种选择不同的植物种类适用于不同的表达需求。
例如，烟草被广泛应用于植物表达系统，因为它具有高生产能力和易于培养的特点。
随着对植物基因组的深入研究，人们可以更准确地选择适合表达目标蛋白的植物品种。
生物反应器工程学的应用前景
生物反应器工程学的应用前景生物反应器是生物工程学中重要的研究领域之一，其涵盖了生物反应器设计、生物反应器操作、生物反应器控制等多个方面。
随着科学技术的不断发展和工业化的迅速发展，生物反应器工程学的应用前景日益广阔。
一、生物反应器在生物药品生产中的应用前景生物药品是目前医学领域中应用最广泛、治疗效果最好的药品之一。
其中重要的一类生物药品是基于细胞和基因技术研发的，如重组蛋白、抗体、疫苗等。
生物反应器作为生产生物药品的核心设备，可以对生物药品进行快速、高效的生产，保证产品的纯度和稳定性，提高产品的生产效率和质量稳定性。
以抗体生产为例，很多生物制药企业都在大力引进生物反应器，进行规模化生产。
抗体的生产一般采用细胞培养技术，主要是利用生物反应器进行大规模培养。
通过生物反应器进行批量培养，可快速获得成熟的细胞，从而产生大量的抗体。
由于生物反应器的精确控制，对于产生的抗体质量也得到了保证。
此外，基因工程技术在药品生产和临床治疗中的应用也越来越广泛。
基因工程技术可以通过改变生物体的基因，使其产生新的生物活性分子，从而研制出新型的药品。
生物反应器在基因工程领域也有着广泛的用途。
通过改变生物反应器的培养环境和操作条件，可以获得可最大化地利用生产新型生物药品的细胞株。
二、生物反应器在环保领域的应用前景除了在生物制药领域的应用，生物反应器在环保领域也有着广泛的应用前景。
生物反应器可以利用生物学活性体系，通过微生物酶、微生物细胞等机制去除和降解有机污染物和无机污染物，具有高效、经济、环保等优点。
因此，生物反应器被广泛应用于水环境处理、气体净化等领域。
例如，生物反应器可以用于废水的处理和回收。
在其内部培养微生物菌群，依靠微生物的生命活动，对污染废水进行生物降解和过滤，达到净化水质的目的。
与传统的化学处理方式相比，生物反应器的处理工艺更为环保、高效。
同时，生物反应器的废物处理效果更为理想，可以更好地保护环境资源。
三、生物反应器在农业领域的应用前景生物反应器在农业领域的应用主要体现在育种和饲料生产两个方面。
生命科学研究中的专业技能和实验技术
生命科学研究中的专业技能和实验技术生命科学是一个广泛的领域，包括生物学、医学、生物化学、遗传学和生态学等多个学科。
生命科学研究关注的是生命过程以及生物体内各种结构和分子的功能、作用和相互关系，因此需要运用各种专业技能和实验技术。
1. 细胞培养技术细胞培养技术是生命科学领域非常常见和重要的技术之一，其主要用于研究细胞生存环境、细胞结构和分子组成，细胞分裂、生长和分化，以及细胞间的信息传递和相互作用等。
目前，细胞培养技术已经发展到了许多种类。
最常见的是培养细胞的培养皿、滚瓶和生物反应器。
此外，还有一些比较新的技术，例如微流控细胞培养技术和三维打印细胞培养技术等。
2. 分子生物学技术分子生物学技术是通过对DNA、RNA和蛋白质等分子的研究，揭示生命过程的本质和机理的一种技术手段。
分子生物学技术的主要研究包括PCR技术、基因克隆和过表达、基因敲除和基因编辑，以及基因组测序技术等。
这些技术的发展让我们能够更深入地理解生命的本质，也为对各种疾病的研究与治疗提供了新的途径。
3. 生物统计学技能生命科学研究中的结果经常需要用到统计学技能来分析。
例如，研究人员需要确定结果的置信区间、卡方检验、t检验和方差分析等。
在研究中，学习和掌握生物统计学技能是非常重要的，因为这是了解实验结果和确定下一步实验方向的关键。
4. 高分辨显微镜技术显微镜技术一直是生命科学研究中必不可少的工具。
例如，研究人员可以通过显微镜来观察细胞的结构和功能，直接观察组织切片中特定蛋白质的分布，以及观察荧光标记实验的结果等。
在高分辨显微镜技术的发展下，现在我们可以更精确地看到细胞和分子层面的细节。
5. 活体荧光成像技术活体荧光成像技术是一种可以在活体系统中直接观察和研究细胞和分子生物学过程的技术。
这种技术是通过使用特定的荧光标记来跟踪和观察生物体内的分子和细胞行为。
例如，研究人员可以利用此技术来观察神经元的成像、肿瘤细胞的成像、细胞轨迹和细胞凋亡等。
分子生物学教材
分子生物学教材分子生物学是研究细胞和生物分子之间相互作用的学科。
它涵盖了遗传学、基因组学、蛋白质科学、代谢学等多个领域，是生命科学中至关重要的一个分支。
本文将介绍分子生物学的基本概念、实验技术和应用。
一、分子生物学的基本概念分子生物学主要关注生物体内的分子结构、功能和相互关系。
生物体内的基本分子包括核酸（DNA和RNA）、蛋白质和小分子有机化合物。
分子生物学研究这些分子的合成、修饰和相互作用过程，以揭示细胞和生命的基本机理。
二、分子生物学的实验技术1. DNA测序技术：通过测定DNA序列，揭示基因组的结构和功能，在遗传学、进化学和生物技术研究中有广泛应用。
2. PCR技术：通过模拟DNA复制过程，大量复制目标DNA片段，用于基因检测、基因工程和疾病诊断等领域。
3. 蛋白质纯化和鉴定技术：通过分离和纯化蛋白质，研究其结构和功能，并验证其与其他分子的相互作用。
4. 基因编辑技术：利用CRISPR-Cas9等技术，精确地编辑基因序列，用于研究基因功能和基因治疗等领域。
三、分子生物学的应用1. 基因治疗：通过修复、替代或删除异常基因，治疗遗传性疾病和某些癌症。
2. 进化生物学研究：通过比较基因组序列，揭示物种之间的亲缘关系和进化过程。
3. 农业和食品科学：利用分子生物学技术改良植物和动物品种，提高农作物产量、品质和抗病能力。
4. 病原微生物研究：通过分析病原微生物的基因组和代谢网络，发展新的抗菌药物和疫苗。
5. 生物能源研究：利用转基因微生物和生物反应器，生产可再生能源如生物柴油和生物氢气。
总结：分子生物学是研究生物体内分子结构、功能和相互作用的学科，在遗传学、基因工程等多个领域有广泛应用。
通过DNA测序、PCR、蛋白质纯化和基因编辑等技术，揭示生命的基本机理。
在基因治疗、进化生物学、农业和食品科学、病原微生物研究和生物能源研究等领域有重要的应用前景。
生物技术在医学领域的应用
生物技术在医学领域的应用
生物技术在医学领域的应用非常广泛，包括以下几个方面：
1.药物研发：生物技术是药物研发的重要工具，利用生物反应器和重组DNA技术生产新的治疗药物。
例如，激素、抗体和疫苗等。
2.基因诊断和基因治疗：这是生物技术在医学领域的重要应用之一。
利用分子生物学
技术，可以精确识别疾病基因，并开发出有效的基因诊断和基因治疗方法。
3.人工器官：利用细胞培养和组织工程技术，可以培养出人工心脏、人工肾脏等器官，为病患提供重要的治疗手段。
4.生物芯片技术：生物芯片技术是一种高通量筛选、分析和诊断技术，可以用于疾病
检测、药物筛选、毒理学研究和基因表达分析等方面。
5.夜光细菌：利用夜光细菌制成的荧光药物是一种新的抗癌药物。
它可以利用癌细胞
的代谢途径，直接附着于癌细胞并发出荧光信号，便于检测和治疗。
生物技术在医学领域的应用还有很多，随着技术的不断发展，将为人类健康提供更多
的可能性。
分子生物学与生物技术
分子生物学与生物技术分子生物学和生物技术是现代生命科学中的两个重要方向，它们相互交织，共同推动生物科学的发展。
本文将从基础概念、应用领域、技术进展等多方面展开分析，全面地探讨这两个领域的内涵和发展。
一、基础概念分子生物学研究的是生物分子之间的相互作用和调控机制，包括DNA、RNA、蛋白质等大分子的结构、功能以及生物化学反应等方面。
生物技术则将分子生物学的研究成果应用到生物工程、生物医学、农业、环境保护等领域，从而实现生产和生活的可持续发展。
二、应用领域1. 生物医学领域生物技术在生物医学领域中有着广泛的应用，如基因治疗、干细胞治疗、生物药物开发等。
分子生物学的不断发展，让医学界能够更精准地定位和治疗疾病。
例如，基因测序技术的广泛应用使得医学家们可以更好地理解疾病的遗传基础，从而为针对性治疗提供了更多有力的依据。
干细胞技术则在组织工程和再生医学方面有着广泛的应用。
而生物药物的出现和不断发展，则彻底改变了传统药物治疗的理念和方式，为医药行业带来了巨大的商业利润。
2. 生物农业领域生物技术在农业领域也有着广泛的应用，例如转基因技术的应用。
转基因作物被开发出来，既能提高农产品的产量，又能提高农产品的质量和抗病能力，从而促进农业的可持续发展。
同时，转基因技术也被应用于动物育种，改善了养殖品种的基因质量和繁殖效率。
3. 生态环保领域生物技术的广泛应用，为生态环保领域的发展带来了新的契机和可能性。
例如，优化菌株和生物反应器技术的发展，可以用于污染水的处理。
生物地球化学循环的研究，则有助于我们更好地理解生态系统和生物圈的运行机制，从而更好地维护人类生存环境的可持续性。
三、技术进展1. 基因编辑技术随着基因编辑技术的不断发展，分子生物学和生物技术的应用领域也得到了极大拓展。
2012年，CRISPR-Cas9技术被发现，在基因治疗、基础生物研究等领域中引发了轰动效应。
这种趋于可控的基因编辑技术，可以通过改变DNA序列，精准地调控基因表达，从而为治疗基因病、提高生物产量等方面带来实质性的变革。
植物的分子生物学实验研究
03
实验设计和方法
实验材料和准备
植物材料
选择适当的植物种类和 组织，如叶片、根、茎 等，用于提取DNA、 RNA或蛋白质。
试剂和溶液
准备用于实验的各种试 剂和溶液，如DNA提取 液、RNA提取液、PCR 反应液、电泳缓冲液等 。
仪器和设备
准备实验所需的仪器和 设备，如离心机、PCR 仪、电泳仪、分光光度 计等。
实验优化
根据实验结果和数据分析，对 实验设计和方法进行优化和改 进，提高实验的准确性和可靠
性。
04
实验结果和分析
实验结果展示
基因表达谱分析
通过RNA-seq技术，获得了植物在不同发育阶段或不 同处理条件下的基因表达谱数据。
蛋白质组学分析
利用质谱技术，鉴定了植物细胞中的蛋白质种类和丰 度变化。
代谢组学分析
研究假设
假设通过基因编辑技术可以实现 对植物生长发育关键基因的精准 调控，从而提高植物的产量和品 质。
研究范围和限制
研究范围
本研究将针对植物生长发育过程中的关键基因进行实验分析，包括基因克隆、 表达分析、功能验证等方面。
研究限制
由于实验条件和时间的限制，本研究将主要关注某一类或某几个关键基因的研 究，不涉及全基因组范围内的分析。同时，实验结果可能受到实验材料、环境 等因素的影响，需要在后续研究中加以验证和完善。
表达分析
利用Northern blot、 Western blot等技术对基因表 达产物进行分析。
数据收集和处理
数据收集
记录实验过程中的各种数据， 如DNA浓度、RNA浓度、PCR
产物大小等。
数据处理
对收集到的数据进行整理、统 计和分析，如绘制图表、计算 相关性等。
分子生物学中的DNA克隆技术
分子生物学中的DNA克隆技术DNA克隆技术是一种用于制备和繁殖基因DNA片段的分子生物学技术。
这项技术的本质是将目标DNA片段插入到质粒载体中，使得目标DNA片段得以繁殖和扩增。
在科学研究和生物技术领域，DNA克隆技术广泛应用于基因工程、基因组测序和功能分析等研究中。
本文将介绍DNA克隆技术的主要步骤和应用场景，以及该技术在医学、农业和环境保护领域的一些具体应用案例。
DNA克隆技术的主要步骤包括：定位和切割目标DNA片段、开放受体质粒载体和将目标DNA片段插入质粒载体的接头处理、转化宿主细胞和纯化目标DNA片段。
其中，定位和切割目标DNA片段是DNA克隆技术的关键步骤之一。
通过使用限制酶（又称为限制性内切酶），可以切割具有特定识别序列的DNA片段，并产生具有黏性或平滑末端的切口。
接下来，使用酶联亚单位或聚合酶链式反应等方法，将黏性末端或平滑末端的DNA片段与开放受体质粒载体的末端配对，并用DNA连接酶将两者连接起来。
最后，将质粒载体转化到宿主细胞内，并使用筛选法或鉴定法纯化目标DNA片段，如构建重组蛋白表达系统、测序基因组和分析基因功能等。
DNA克隆技术的应用场景主要包括：基因工程、基因组测序和功能分析等研究中。
作为一种重要的基因工具，DNA克隆技术能够将外源基因插入到受体主机的DNA中，以加强、增强或替代其功能。
比如，利用重组DNA技术，可以构建病毒载体和细胞载体，用于疾病治疗和药物开发。
基于DNA克隆技术，科学家们进一步研究各种致病性基因和细胞信号途径，并探索药物靶标和治疗方法。
此外，DNA克隆技术也是最先进、最快速和最经济的测序DNA 的方法之一。
在基因组、转录组和蛋白质组等领域，DNA克隆技术能够通过构建了大规模的 cDNA 文库或基因库，有效地扩展基因信息的覆盖面和维度。
DNA克隆技术在医学、农业和环境保护等领域还有许多其他的应用案例。
例如，人类重组蛋白的生产可以利用 DNA其在细胞中的表达系统，减少对动物的依赖性，降低成本，提高产量和质量。
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｂｉｏｌｏｇｙ；Ｐｌａｎｔ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ；Ｍｅｄｉｃａｌ ｐｒｏｔｅｉｎ
随着分子生物学和ＤＮＡ重组技术的发展，尤其是 基因工程技术的飞速发展，２０世纪８０年代初期出现了 第一批转基因作物，表明转基因植物工程的兴起，使特 定的外源基因导人植物细胞成为可能。作为生产具有重 要价值的药物蛋白、疫苗、抗体、重要氨基酸和化妆品 等的植物反应器应运而生。植物生物反应器也随着分子 生物学研究的深入而展现出广阔的应用前景。
万方数据 植物生物反应器相关的科研工作。
・２８・
河北农业科学
２００９雏
３．１．１
植物基因工程栽体构建及其转化
在植物基因
研究基础上，就可以对植物进行稳定转化。稳定表达系 统是将目的基因整合到宿主植株的基因组中，目前外源 基因在植物中稳定整合的方法主要有农杆菌介导法（农 杆法）和微球轰击法等。然后通过筛选和杂交育种等方 法，使外源基因在转基因植物中稳定遗传和高效表达。 ３．２分子生物学技术在生产药用蛋白方面的应用
Ｔｉ
分子生物学技术在生产疫苗方面的应用
传染
病严重威胁人类的生命和健康，一直以来人类获得免疫 预防主要通过疫苗接种。目前在植物中表达的疫苗有几 十种，包括乙肝病毒表面抗原、诺沃克病毒外壳蛋白、 大肠杆菌热不稳定肠毒素Ｂ亚基（ＬＴ．Ｂ）、霍乱毒素的 Ａ亚基和Ｂ亚基、冠状病毒的免疫原糖蛋白ｓ多肽、狂 犬病毒糖蛋白、口蹄疫病毒抗原、水貂肠炎病毒抗原、 犬细小病毒抗原等。 Ｍａｓｏｎ等¨川将ＨＢｓＡｇ基因转入烟草获得了转基因植 株，从转基因烟草的叶中提取的ＨＢｓＡｇ组成平均直径
３．２．１
转化的研究中已建立了多种转化系统，如载体转化系 统、原生质体ＤＮＡ直接转化系统、基因枪ＤＮＡ导入转 化系统，另外还有聚乙二醇（ＰＥＧ）介导转化法、电穿 孔转化法、显微注射法、植物生殖细胞转化法、转座子 介导法、脂质体介导转化法等转化系统。其中载体转化 系统具体包括Ｔｉ质粒转化载体、Ｒｉ质粒转化载体以及 病毒转化载体等。目前植物基因转化载体是由中间表达 载体和卸甲载体构建而成。根据其特点又可分为一元表 达载体和双元表达载体。由于一元表达载体较大，不易 转入宿主细胞，现多构建双元表达载体怕１。在植物转化 中，大多数表达载体是由根癌农杆菌Ｔｉ质粒改造的。 通过细菌和植物细胞之间的结合作用，转移到植物细胞 并整合到植物细胞的染色体组上¨１。１９７４年Ｌａｒｅｂｅｋｅ 等发现根癌农杆菌在感染植物时，可将Ｔｉ质粒转移到 植物细胞并将其中的一部分（ｔｒａｎｓｆｅｒ ＤＮＡ即Ｔ－ＤＮＡ） 整合到细胞基因组，Ｔｉ质粒上的Ｖｉｒ基因（ｖｉｒｕｌｅｎｃｅ ｇｅｎｅ）以反式作用方式激活Ｔ—ＤＮＡ的转移。基于该原 理，Ｈｏｅｋｅｍａ等将Ｔ．ＤＮＡ区域和Ｗｒ基因置于不同的复 制子上，从而构建了双元载体系统¨Ｊ。双元载体的一部 分为Ｔ．ＤＮＡ缺失的突变型Ｔｉ质粒，这类Ｔｉ质粒完全丧 失了致瘤能力，其主要功能是激活处于反式位置上的Ｔ— ＤＮＡ转移，因此这个质粒又称为辅助质粒。双元载体 系统中的另一成分是体外组建的微型Ｔｉ质粒（ｍｉｎｉ
ｔｈｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｅｉｇｎ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｗｉｔｈ ｐｌａｎｔ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｃｃｉｎｅ，ａｎｔｉｂｏｄｙ ａｎｄ ｍｅｄｉｃａｌ
ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｕｓｉｎｇ
ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ＷＳＳ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
２植物反应器的研究进展
近年来，随着分子生物学的飞速发展，植物遗传转 化技术的不断完善，植物基因工程取得了令人瞩目的成 就，尤其是利用转基因植物生产医药、工业、食品以及 环境用外源蛋白口１已成为植物基因工程领域研究的一个 生长点，具有极大的市场前景和商业价值。
收稿日期：２００８－１０－２５ 作者简介：杨晶（１９８１一），女，吉林吉林人，博士，主要从事与
河北农业科学，２００９，１３（１）：２７—３０
Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ
Ｈｅｂｅｉ ＡＳｈｃｕｌｔｕｒａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
编辑李布青
分子生物学技术在植物生物反应器领域的应用
杨
晶，李天航，邵明龙，尹
锐，刘秀明，庞实峰
（吉林农业大学，吉林长春１３０１１８）
摘要：简述了分子生物学技术、植物生物反应器研究现状及利用植物生物反应器生产外源蛋白质的研究进展。 重点阐述了应用植物表达系统生产疫苗、抗体和医用蛋白的情况。 关键词：分子生物学；植物生物反应器；药用蛋白
为２２ ｎｍ的颗粒，其浮力密度和免疫原性与人和酵母来
源的ＨＢｓＡｇ相似，表明外源蛋白质在植物细胞中能够 正确拆叠。免疫小鼠产生了所有的ＩｇＧ亚基和ＩｇＭ，并 能使Ｔ细胞增殖，表明植物产物ＨＢｓＡｇ保持了Ｂ细胞 和Ｔ细胞的抗原决定簇。 美国细胞生物学家利用土壤农杆菌把霍乱毒素的无 毒性Ｂ链基因转入苜蓿细胞中。以这种转基因苜蓿为 食，其中的霍乱毒素Ｂ链很快被咽喉和胃肠等部位的粘 液细胞所摄取，诱导特异性抗体的产生从而使机体得到 免疫保护¨“。黎万奎等１１引用直接转化法，将构建有肝 片吸虫保护性抗原基因ＦＨ３的植物表达载体ＰＢＩｌ２１． ＦＨ３导人感受态的根瘤农杆菌ＥＨＡ，舾；以重组的根瘤农 杆菌为介导。用叶盘法转化苜蓿外植体，筛选得到抗 Ｋａｎ转化外植体；抗性外植体通过诱导丛生芽和诱导生 根，再生出完整苜蓿植株，动物食用表达了ＦＨ３基因 的苜蓿植株便可激发机体产生免疫保护反应。 中国科学院上海植物生理研究所开展了利用烟草花 叶病毒（ＴＭＶ）作为表达载体应用于植物生物反应器的 研究，用该方法大规模表达口蹄疫病毒表面抗原多肽， 制备高效、安全、廉价的重组１３蹄疫疫苗。该研究利用 自建ＴＭＶ本地株系基因组ｃＤＮＡ突变体库，在外源肽 的表达上取得了较大突破。已获得能融合表达长达 ３１肽和各种口蹄疫病毒表面抗原肽的重组ＴＭＶ。重组 病毒具有稳定的系统感染能力，１ ｇ烟草鲜叶中可得到
１
ｐｌａｓｍｉｄ），广泛应用的微型Ｔｉ质粒为ｐＢＩＮｌ９及其衍生 质粒ｐ Ｊ。刘玉乐等将人乙型肝炎病毒（ａｄｗ亚型）表面 抗原（ＨＢｓＡｇ）基因插入植物双元ｐＲｏｋｌｌ的ＣａＭＶ３５Ｓ 当动子下游，构建重组质粒ｐＲｏｋｌｌ—ＨｂｓＡｇ，将此质粒导 人农杆菌ＬＢＡ４４０４中，利用农杆菌感染叶盘的方法转 化烟草Ｇ１４０品种，得到抗卡那霉素的转化植株，并迸 一步获得后代植株¨…。 ３．１．２植物表达系统的建立植物表达系统包括瞬时 表达系统和稳定表达系统，外源基因在植物中稳定整合 和产物表达需要较长的时间，一般最快也需要８一１２周。 外源基因瞬时表达系统的采用，意味着在进行长期稳定 整合之前，就可以对表达载体和外源基因表达水平进行 检测，从而有利于对整个表达系统进行调整改善。瞬时 表达不需要外源基因整合到宿主染色体中，因此相当快 速，能在几天内得到所需要的蛋白质。 瞬时表达适合于基因产物放大到大规模转基因植物 生产之前的鉴定，确定目的蛋白质是否具有功能。目前 主要有３种瞬时表达系统：①将裸露的ＤＮＡ分子包裹 在微小粒子表面，利用物理轰击将基因打入完整的植物 细胞中；②利用重组质粒转化农杆菌侵染完整的植物组 织；③利用重组病毒载体感染植物细胞。
植物生物反应器是指以植物悬浮细胞培养或整株植 物为工厂大量生产具有重要功能的蛋白如疫苗、抗体、 重要的氨基酸，或可作为食品添加剂、工业原料的植物 次生代谢产物等口’。目前不少研究者从事植物膜生物反 应器的研究。１９８６—１９９０年随着人生长激素融合蛋白、 干扰素、人血清白蛋白和单克隆抗体在植物中成功表 达，人类由此开始了转基因植物作为生物反应器生产重 组药物蛋白的研究和开发历程Ｈ１。自１９９２年Ｍａｓｏｎ等 首次提出用植物生产可食性疫苗以来，用该方法生产的 人用疫苗和功能蛋白已达１００种以上”Ｊ。 近年来，利用植物反应器生产药用蛋白和疫苗已成 为制药产业重点开发的热点领域。把基因药物生产逐步 移向农场，利用整体植物生产药物是一种全新的生产模 式，必将引起医药工业、农业和人体医学的一场革命。 发达工业国家，特别是美国、英国、荷兰、芬兰和日 本，都已经把植物反应器的开发列入本国生物技术革命 的战略性计划。
３５
其表达量已经达到商业化生产标准旧】。 人血清白蛋白（ｈｕｍａｎ∞ｌ－ｔｉｍ ａｌｂｕｍｉｎ，ＨＳＡ）是一 种非糖基化蛋白，据估计全球需求量达到５５０ ｔ／ａ。通常 它是从人血中分离提纯，成本高昂，而且还要冒病毒污 染的风险。现在可以利用转基因植物得到更安全、价廉 的ＨＳＡ。Ｓｉｊｍｏｕｓ等将人血清白蛋白编码区与烟草的１个 蛋白分泌信号肽序列的融合基因转入马铃薯，表达的融 合蛋白占总可溶性蛋白的０．０２％［２３３。
体功能、表达水平以及表达产物是否具有生物活等， 从而有利于对表达系统进一步改进研究。在瞬时表达的
万方数据
第１期
杨晶等：分子生物学技术在植物生物反应器领域的应用
・２９・
系列球蛋白，称为免疫球蛋白（ｉｍｍｕｎｏｇｌｏｂｕｌｉｎ，Ｉｇ）， 可介导动物的体液免疫反应。在植物体内表达编码抗体 或抗体片段（如Ｆａｂ片段和Ｆｖ片段），获得的产物就称 为植物抗体¨引。植物抗体最大的优点是使抗体生产更 加方便和廉价。尤其在生产单克隆抗体方面，利用植物 生产要比杂交瘤细胞低廉的多。大多数用细菌表达的抗 体片段也已能够在植物中生产，ＭｃＣｏｒｍｉｃｋ等利用烟草 花叶病毒（ＴＭＶ）为载体在烟草中瞬时表达了一种肿瘤 起源的ｓｃＦｖ。该抗体是淋巴瘤特异的疫苗，经过这种疫 苗免疫的小鼠能够产生１０斗ｇ／ｍＬ．以上的抗独特型抗体， 能够抵制致死剂量的肿瘤¨“。Ａｒｔｓａｅｎｋｏ等将ｓｃＦｖ抗体 基因转入马铃薯，以ＣａＭＶ
利用外源基因瞬时表达策略，可以预先考察表达载
９１）三ｌ＿１２高纯度的融合蛋白，并且找到了简单、有效的从
烟草中大规模纯化病毒蛋白的工艺路线及重组疫苗的配 制技术。 ３．２．２分子生物学技术在生产抗体方面的应用
转基
因植物生产重组抗体始于２０世纪８０年代中期，１９９０年 以来研究进展明显加快，一系列转基因植物生产的重组 抗体相继出现。其中既有小分子肽片段，也有结构复杂 的多聚体蛋白质。抗体（ａｎｔｉｂｏｄｙ）是动物体液中的一