生物安全课程论文

《生物安全》课程论文

转基因植物最新研究进展

姓名：喻娟

学号：201408010244

专业：生物科学

年级：2014级

学期：2016-2017学年第2学期

转基因植物最新研究进展

摘要：转基因植物的研究主要在于改进植物的品质，为某些蛋白质和次生代谢产物的生物反应器，进行大规模生产；研究基因在植物个体发育中，以及正常生理代谢过程中的功能。

关键词：转基因植物，生物反应器，基因工程，叶绿体

前言

自世界首例转基因植物-转基因烟草于1983年问世以来，科学家已在200多种植物中实现了基因转移。转基因植物中成功表达的有实用价值目的基因如雨后春笋般纷纷涌现。

1 抗逆境转基因植物

1.1 抗冻害转基因植物

我国虽然有昆明这样四季如春的地方，也有海南这样常年艳阳高照的城市，但是大多数植物生长地都会遭遇到低温寒冷的气候。这时植物的生长和发育将会受到严重的制约。全球每年因低温冻害造成的农作物损失高达数千亿元[1]。就中国而言，每年因为低温冻害造成的农业损失也不少。所以，培育抗冻害基因作物尤为重要。

目前分离出的与抗冻害有关的基因包括脯氨酸合成酶基因、鱼抗冻蛋白(AFP)基因、拟南芥叶绿体3’-磷酸甘油酰转移酶基因。其中鱼抗冻蛋白基因研究得比较多且起步较早的。抗冻蛋白是一种从生长于极端环境中的海鱼里发现的可以使体液即使在低温下也不会结冰的高效活性物质。鱼类抗冻蛋白基因在番茄和烟草中已经获得较好表达，Georges F等将人工合成的鱼抗冻蛋白基因导入玉米原生质体，在植物细胞中获得表达。[2]

1.2 抗旱转基因植物

我国是一个水资源短缺的国家，干旱和半干旱耕地面积约为0.4亿hm2,占全国面积的38%。而玉米作为粮食和重要的工业原料又对干旱特别敏感，于是科学家就

想用基因工程的手段赋予玉米抗旱的特性。将抗旱基因通过转基因技术转入到玉米里主要编码3种蛋白，即酶类，转录因子类和其它抗旱类。[3]

酶在生物的生命活动里是至关重要的。在植物的正常生理过程中，酶在植物体类的表达总是按照一定的秩序，但是在某个逆境中酶会有一个爆发式的表达，这是为了更好的适应逆境，减少伤害。(4)现在将酶类基因与玉米的基因组进行人工重组后理论上就会提高玉米的抗旱能力。

转录因子是调节基因表达的作用因子，众多转录因子会在植物抗逆过程中得到表达，帮助植物激活与抗逆有关的基因，使植物在逆境中受到伤害减到最小。2抗病转基因植物

由真菌、细菌、病毒、类病毒、植原体或类菌原体级线虫等病原物引起的危害是植物生产最大的危害之一。自科学家1986年获得第一株转烟草花叶病毒(TMV)外壳蛋白(CP)烟草以来，以基因工程为手段的植物抗病育种技术一直不断发展，并且取得了显著成效。基本原理是将病毒，细菌，真菌等病原菌抗性基因或抑制酶基因导入作物使其产生抗性物质，有效抑制或杀死病原菌目前已经培育出的抗病转基因植物有水稻、棉花、马铃薯等。我国典型的抗病毒作物就是番木瓜。在过去番木瓜一直受到一种叫黄斑病毒的侵扰，导致其个头矮小，甜味下降，因此木瓜产量严重下降。于是科学家们在番木瓜里植入了一种抗黄斑病毒的基因，终于解决了这个难题。

有关植物抗病基因根据其作用机理的不同也可分为很多钟类型

2.1病程相关蛋白基因

这种基因编码的蛋白是一种内源水解酶，可催化几丁质和葡聚糖发生水解，而这两类物质是真菌细胞壁的主要组分。当真菌侵入植物体类时，如果能够把真菌细胞壁给破坏了，就达到了对抗真菌的目的，将病程类相关基因导入植物体类，就会表达出病程相关蛋白，一旦真菌侵入，PR蛋白马上发挥作用，通过水解真菌细胞壁的几丁质和葡聚糖物质进而破坏真菌细胞壁从而达到植物抗病的目的。并且这种蛋白对植物是不产生伤害的。

2.2植物凝集素蛋白基因

植物凝集素也是与几丁质特异性结合达到抵抗真菌性病害的目的的。科学家们已经陆续从雪花莲、大蒜、洋葱等植物中获得了凝集素蛋白的cDNA克隆。

2.3 植物抗病次生代谢关键酶基因

这类基因主要是编码在植物保卫素合成中发挥重要作用的关键酶。植物保卫素是植物遭受病原物侵害后产生的抗菌性次生代谢产物。将这类基因导入植物体内后可以提高植物体内植物保卫素的合成水平，使植物增强对病菌的抵抗能力2.4 真菌酶、毒素抑制剂基因

植物病原菌之所以对植物产生伤害，其中一个重要的原因是病原菌会生成毒素和降解酶。如果植物本身就能够降解病原菌在致病过程中产生的毒素和酶，那它们就不会对植物构成威胁了。从产毒病原菌分离出降解毒素和酶的基因，并将其导入植物中，就能提高植物的抗病性

3 利用转基因植物作为生物反应器

植物生物反应器就是利用植物来产生我们所需要的物质，如细胞素、激素、单克隆抗体、营养蛋白、疫苗等。其具有上游成本低，价格低廉，受污染可能性较小，自交后代性状稳定等优势

3.1 利用转基因植物生产抗体

将编码全抗体或抗体片段的基因导入植物，在植物中表达出具有功能性识别抗原及结合特性的全抗体或部分抗体片段称为植物抗体。

人血清白蛋白是“救命药”，常用于失血、烧伤引起的休克、肝腹水、癌症等危重病症的救治。目前，人血清白蛋白，都是从人类血浆中提取。我国因血浆短缺，导致人血清白蛋白极度缺乏，每年从国外进口量超过60%。不过，科学家有了新办法。武汉大学杨代常教授团队，发明了利用转基因水稻，生产人血清白蛋白。

这种蛋白从水稻种子中提纯而成。其原理是，将人血清白蛋白的基因，插入水到基因组，从而让水稻自动合成人血清白蛋白。一亩转基因水稻，产出的血清白蛋白量相当于300人献血。

目前，这种转基因人血清白蛋白已经完成规模化生产和临床前研究。目前，已经申请临床研究，拟替代从血浆提取的，人血清白蛋白。

3.2 利用转基因植物生产疫苗

现在全世界每年有数千万个新生儿，所以对疫苗的需求量是巨大的。5，利用转基因生产疫苗无疑是人们的研究方向。番茄、马铃薯、烟草等植物已经被生