一株转基因植物的诞生

作者丨飞雪之灵

想象，你要把一台机器，从出产厂里运送到需求这台机器的工厂里，并让它顺畅作业，要经过几个进程呢？

首要呢，咱们要先把这台机器出产出来，然后打包，装到汽车上并运送到意图工厂内，装置机器，终究经过一系列调试，才能让工厂运用这台新机器进行新产品的出产。

和这一进程类似，出产转基因植物，也需求上面一系列进程。在一个典型的转基因植物出产进程中，这些进程别离称为意图基因克隆、载体构建、转化、重组，以及挑选。

一、基因克隆

巧妇难为无米之炊，要出产转基因植物，那么有必要得有这个需求被转的基因。这些基因的来历可是形形色色的，现在最广泛运用的BT蛋白基因和抗草甘膦基因，就来自于两种细菌。不过，托沃森和克里克的福，咱们知道一切的细胞生物都共用一类遗传物质：DNA。因而，细菌来历的基因，也能够在植物中起作用。

经过序列比对和剖析，并加上现在丰厚的基因组数据库，咱们能够很简单的找到和确认方针基因的序列。然后，运用最常用的PCR手法，就能将咱们所需的基因片段，从本来的生物基因组中克隆出来。

二、载体构建

不过，光把基因这一段DNA克隆出来还不行，咱们要把它包装一番。为什么要包装呢？因为咱们都知道，DNA分子是长线状的，可是线状的DNA分子结尾比较简单发生降解。因而，咱们把这一段意图基因，经过酶连接到一个特定质粒分子上，构成一个刺进意图片段的新的质粒分子。

这样做有几个优点，一来，质粒是环状的，没有游离的结尾，因而能够安稳线状的DNA分子，二来，质粒能够在大肠杆菌内跟着大肠杆菌的割裂而仿制，然后能够便利的很多取得含有意图基因的质粒分子。第三，质粒上还具有一些元件，能够让意图片段愈加简单的进入植物体内和表达。那么，为什么就能让进入植物体内变得简单呢？来看第三点：

三、转化

这一步，咱们要请出一个重要的运送员：农杆菌。农杆菌是一类土壤细菌。在它“从良”之前，它经常会侵染植物，让侵染部位细胞很多割裂，构成小疙瘩，咱们称为“冠瘿”。

科学家们发现，农杆菌之所以会让植物发生冠瘿，是因为农杆菌能把它自身含有的一段DNA刺进植物的基因组中。这段DNA上有编码植物生长素组成所需的酶，以及组成细菌喜爱“吃”的化合物的酶。所以，科学家们运用生物工程手法改造了农杆菌这一区段DNA，保留了农杆菌将自身片段刺进植物才能，可是去除了组成生长素和营养物质的基因，而且还加入了一些“装载位点”，便利咱们“装货”。

电镜下的农杆菌

这段被改造的DNA，其实便是咱们上面提到的特定的质粒分子。等意图基因被包装好之后，就会把它转入农杆菌体内，然后，带着有包装好意图片段的农杆菌，就能够去侵染植物了。

因为植物具有厚厚的细胞壁，因而，人们一般挑选较为稚嫩的部位来让农杆菌侵染，关于玉米，多运用花粉管来侵染，而关于大豆，则选用茎尖分生区来侵染。在侵染后，农杆菌这个勤劳的运送员，就将带着（但不止含有）意图基因的DNA片段转入植物体内，并整合到植物基因组上，来完结“运送”和“装置”进程。

除了农杆菌转化外，还能够运用基因枪或电转化法进行转化。

四、挑选

不过，光让农杆菌跑了一趟并不是万事大吉了。咱们还要处理一下几个问题：农杆菌有没有把货运到？功用正常吗？有的时分，咱们还想更进一步知道这个“机器”装置在“流水线上”的那个部位？这，就需求挑选了。

检测“有没有把货送到”，这个在生物学上称作转化子挑选。一般，在那个特定的质粒上，还存在另一个基因，这个基因便是为了检测“货”有没有真实送到的。当DNA片段刺进植物基因组后，这个基因能够发生必定的信号，告知人们“货已到位”。这个基因便是报告基因。一般运用的报告基因是一个编码能够分化抗生素的基因。当这个基因进入植物基因组后，植物安排就不再惧怕培养基中增加的抗生素了，这样，能在培养基上存活的，就都是“货已到位”的植物安排了。这一办法非常快捷，因而在科研中很常用，第一代转基因作物也大多采纳这一战略。

不过，对立抗生素究竟会引起一些人关于抗生素抗性众多的担忧。尽管转基因植物对立生素的抗性很难传达（究竟编码的是一个蛋白，而编码它的DNA和它自身很简单在环境中和人体消化道中被损坏），可是为了消除人们的担忧，科学家们还研发了“非抗生素挑选体系”。

例如，pmi挑选体系，就不必抗性基因而是运用一种磷酸甘露糖异构酶基因作为报告基因。这种姓名很拗口的酶的存在，能够让植物运用培养基中一般不能被运用的甘露糖作为碳的来历，这样，“货没有到位”的植物细胞就会一向处于饥饿状况，而DNA片段成功刺进的植物安排则“白白胖胖”，很简单区别。此外，还能经过一些手法在抗生素挑选完结后，把抗性基因切掉。

常用的Cre/Loxp体系，就能在挑选完结后精确的将抗性基因切除，然后也能出产出没有抗性基因的转基因植物。当然，跟着大规划测序技能的开展，咱们也能够不必报告基因，而是直接依托测序判别方针基因是否刺进，这就更没有值得忧虑的了（除了...小钱钱以外）。

在确认DNA片段现已刺进植物基因组后，咱们就能够将这些植物安排进行安排培养，因为植物细胞具有全能性，咱们就能取得完好的带着有意图基因的植株了。

从界说上讲，这些植物都现已能够算作“转基因植物”了。

可是，工作还没有彻底完毕，这些“转基因植物”还需求经过一个非常重要，但也经常被外行人疏忽的检测，那便是判别意图基因是否正常表达。因为意图基因的性质非常多样，因而，检测的手法也是多样的。

例如，经过热不对称交织PCR，咱们能够确认方针基因在植物基因组上刺进的方位、经过Real-time PCR以及western杂交检测方针基因表达水平、乃至经过转录组和代谢组学技能剖析植物基因组规划的表达以及产品改变的状况等等。

但关于要出产方针是商业化栽培的转基因植物来说，准则便是，方针基因所具有的性状必定要发生；一起，尽量不发生其他非方针的性状；假如呈现非方针性状，那么也有必要是无害的。

经过以上查验终究取得的制品，才是一株真实意义上的转基因植物了。

-完-