海洋藻类基因工程研究综述
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基因工程技术在海洋生物资源开发中的应用研究基因工程技术在海洋生物资源开发中的应用研究随着全球人口的增长和对食品、能源和药物需求的不断增加,海洋生物资源在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
海洋中蕴藏着丰富的生物多样性和潜在的经济价值,通过科学的研究和技术创新,人们可以利用和开发这些资源,满足人类需求的同时保护海洋生态系统的生态平衡。
在海洋资源开发中,基因工程技术正逐渐成为关键的工具。
首先,基因工程技术在海洋生物资源开发中的应用之一是在海洋生物的育种和培育中。
通过基因工程技术,研究人员可以对海洋生物的遗传信息进行调控,实现优良品种的培育。
例如,利用基因编辑技术,可以通过修改鱼类的基因,使其具备更高的抗病能力和生长速度,从而提高养殖效益。
此外,基因工程还可以用于提高海洋生物的产量和品质。
通过改变海洋生物的基因组,可以增加其肌肉质量和脂肪含量,提高其口感和营养价值,从而满足消费者不断增长的需求。
此外,基因工程技术还可以应用于海洋生物的药物研发。
海洋生物中的许多物种具有独特的生物活性物质,这些物质具有广泛的药用价值。
通过利用基因工程技术,我们可以更好地理解这些活性物质的合成途径和调控机制,并通过基因编辑和转基因等方法,提高其产量和纯度。
这将有助于开发新的药物和疫苗,用于治疗各种疾病和疫情,为人类健康事业做出重要贡献。
另外,基因工程技术还可以应用于海洋环境的修复和保护。
随着工业化进程的不断加快和人类活动的增加,海洋环境遭受到了严重的污染和破坏。
通过基因工程技术,可以改变海洋生物的代谢途径和生理特性,实现对污染物的清除和分解。
同时,利用基因工程技术研发的生物传感器可以监测和检测海洋环境中的污染物和有害物质,从而及时采取措施保护海洋生态系统的完整性和稳定性。
综上所述,基因工程技术在海洋生物资源开发中具有广泛的应用前景。
通过利用基因工程技术,我们可以实现海洋生物资源的高效利用和可持续发展,满足人类对食品、能源和药物的需求,同时保护海洋生态系统的健康和稳定。
基因工程技术在海洋生物学研究中的创新应用方法海洋生物学作为生物学的一个重要分支,研究的是海洋中的生物体以及它们与环境之间的相互关系。
随着科学技术的不断进步,基因工程技术的应用为海洋生物学的研究提供了全新的方法和手段。
本文将介绍基因工程技术在海洋生物学研究中的创新应用方法,并探讨这些方法对于海洋生物学领域的意义。
首先,基因工程技术在海洋生物学研究中的一个重要应用是基因克隆。
通过克隆某一特定基因,科研人员可以进一步研究该基因在海洋生物体中的功能和作用机制。
例如,科学家们通过基因工程技术成功将一种特定的耐盐基因从耐盐植物转移到海水中的石斑鱼体内。
通过观察和分析转基因鱼的生长和免疫能力等方面的特征,研究人员可以更好地理解耐盐基因在海洋环境中的作用。
除了基因克隆外,基因工程技术还可以应用于海洋生物的遗传改良。
通过基因工程技术,科学家们可以对海洋生物体内的基因进行定点编辑,从而实现某些特定性状的改善。
例如,在海洋鱼类中提高生长速度、提高产卵量或改善抗病能力等方面进行的遗传改良研究,可以为海洋养殖业的发展提供关键技术支持。
此外,基因工程技术还可以用于海洋生物的基因表达调控研究。
通过改变特定基因的表达水平,研究人员可以揭示这些基因在海洋生物体内的调控网络和信号传导途径。
例如,科学家们通过基因工程技术成功调控一种海洋微生物中特定基因的表达,从而探究其在藻类光合作用和营养代谢中的作用机制。
此外,基因工程技术还可以用于海洋生物的基因组测序与分析。
通过测序海洋生物的基因组序列,研究人员可以获得海洋生物的基因组信息,并基于这些信息开展进一步的研究。
例如,基因工程技术的应用使科学家们能够对海洋藻类的基因组进行测序,从而更好地了解海洋藻类的进化历史、适应性特征以及其与其他海洋生物的关系。
最后,基因工程技术还可以用于海洋生物的基因功能验证研究。
通过基因敲除、基因静默或基因过表达等方法,研究人员可以验证某个基因在海洋生物体内的功能和作用效果。
中国藻类基因工程研究进展藻类由于具有多样性、遗传结构独特性等特点,已成为基因工程研究的理想材料;藻类基因工程将在环境、食品和健康等方面发挥越来越重要的作用。
我国藻类基因工程研究开始于上世纪八十年代末,研究工作的出发点和着重点与国外有所差异。
国际上藻类基因工程研究的热点在于利用模式藻开展基础理论研究,也进行了利用模式藻建立应用体系的研究;我国的藻类基因工程研究则带有更强的应用目的,着眼于改良藻类的遗传特性,或将藻类开发成为生产高价值产品的生物反应器等。
本文鉴于国内的相关文献主要讨论我国藻类基因工程的研究进展如下:1.微藻基因工程微藻种类多,繁殖快,易于操作和大规模培养,是藻类基因工程最早研究的对象。
由于蓝藻的结构和遗传系统类似于革兰氏阴性菌,所以蓝藻的基因工程发展很快。
自上世纪九十年代以来,蓝藻已经形成了一套稳定的基因转化体系,二十多年来已有三十多种外源基因在蓝藻中表达成功。
蓝藻表达系统将来有希望在制备重组药物、治理环境污染、农药生产等方面得到广泛应用。
蓝藻是藻类中最早能稳定地表达外源基因的种类。
从1970年发现蓝藻可以转化,1973年证明蓝藻中含有质粒,1981年首次在蓝藻中表达外源基因成功,到1996年聚胞藻Pcc6803作为第一个光合生物完成了基因组全序列测定,蓝藻的研究一直处于整个生物学的前沿,有些研究较多的蓝藻种类已成为分子生物学和基因工程研究中的重要模式生物。
目前,蓝藻基因工程主要研究的内容包括基因的选择、鉴定、测序、序列分析与克隆,载体的构建,调控表达原件的分析,基因转化系统的发现和筛选,转基因蓝藻的筛选及培养条件的优化等。
在应用研究方面,我国的徐旭东博士等在1992年在山东济宁寄生虫防治研究所把B.sphaericussp.2297的基因51和42转入鱼腥藻Pcc7120中表达成功。
这是我国藻类基因工程的开始。
虽然我国的藻类分子生物学和基因工程起步较晚,然而在用蓝藻作为生物反应器表达药物基因方面,我国一直走在国际的前列。
基因工程技术在水产养殖中的应用研究基因工程技术是一种在生命科学领域中应用广泛的新技术,它可以通过人为干预生物基因,来改变生物的性状、功能或表达方式。
在水产养殖领域中,基因工程技术也得到了广泛的应用,它可以帮助我们提高水产养殖的产量、品质和健康性,从而有效地满足人类对水产品的需求。
一、生长激素基因工程生长激素是一种对生物体生长发育具有很重要作用的激素,它可以促进生物体内蛋白质合成、骨骼和体肌组织的生长和发育。
在水产养殖中,我们可以通过生长激素基因工程来提高水产动物的生长速度和体重,从而增加养殖效益。
目前,许多研究表明,转入了外源性生长激素基因的鲤鱼、虹鳟和草鱼等水产动物,可以明显地增加其生长速度和体重,提高养殖效益。
二、抗病基因工程由于多种原因,水产养殖中常常出现病害。
如果我们能够通过基因工程技术来增强水产动物的免疫能力和抗病能力,那么就可以有效地减少病害发生的几率,从而提高水产养殖的产量和质量。
现在,人们已经利用基因工程技术开发出了多种能够增强水产动物抗病能力的转基因动物,如转入有抗菌效果的外源性基因的虾、鱼等,它们可以有效地抵御各种病原体的侵害,有效地保障了水产品的安全。
三、耐温、耐盐基因工程水产养殖中的环境条件是非常苛刻的,而许多水产动物的生长和发育需要适合的水温和盐度。
如果我们能够通过基因工程技术来提高水产动物的耐温和耐盐能力,那么就可以有效地解决养殖过程中遇到的种种问题。
目前,已经有许多学者利用基因工程技术,通过转入一些能够提高水产动物耐温、耐盐能力的外源性基因来改良水产动物的性状。
例如,转基因鲤鱼等水产动物可以在高盐度和高温度下生存和生长,这为水产养殖业的发展带来了重要的机遇。
综上所述,基因工程技术在水产养殖中的应用研究,可以有效地提高水产动物的生长性能、抗病能力和适应能力,从而实现水产养殖的可持续发展。
在未来的研究中,我们可以进一步探究基因工程技术在水产养殖中的应用方法和机制,以更好地实现科学养殖、合理使用资源的目标,不断提高水产养殖业的产值和效益。
基因工程技术在海洋生物资源开发中的应用研究海洋生物资源是海洋领域中的重要资源,对于人类的生存和发展至关重要。
然而,由于海洋生物资源的开发利用面临着诸多挑战,如资源的有限性、保护环境的需求、开发利用的高成本等,传统的方法已经难以满足人们对海洋生物资源的需求。
因此,基因工程技术的应用成为了海洋生物资源开发中的一种新的趋势。
一、基因工程技术在海洋生物资源开发中的应用现状近年来,随着基因工程技术的不断发展和完善,其在海洋生物资源开发中的应用也日益广泛。
通过基因工程技术,科研人员可以对海洋生物进行基因的编辑、改造和调控,使其具有更好的适应环境的能力,提高其生长速度、生产力和抗病能力,从而为海洋生物资源的开发利用提供了新的途径。
基因工程技术在海洋生物资源开发中的应用主要包括以下几个方面:1. 基因改良海产品:通过基因工程技术,科研人员可以对海产品进行基因的改良,使其在生长速度、产量、品质等方面得到提升。
比如,通过基因工程技术进行育种改良,可以培育出更快速生长、更加抗病的海产品品种,从而提高海产品的产量和质量。
2. 海洋生物资源的保护与恢复:基因工程技术可以帮助科研人员对濒危或受到威胁的海洋生物资源进行保护和恢复。
通过基因编辑技术,可以使濒危的海洋生物资源种群增加繁殖率,提高其生存能力,以减少其濒临灭绝的风险。
3. 海洋环境污染治理:基因工程技术还可以应用于海洋环境污染治理。
科研人员可以利用基因工程技术改造某些具有吸附、分解、代谢等功能的海洋微生物,使其具有更好的处理海洋环境污染能力,从而减少海洋环境污染对海洋生物资源的影响。
4. 海洋生物资源的利用价值开发:通过基因工程技术的应用,可以挖掘利用一些海洋生物资源中的潜在价值。
比如,利用基因工程技术改良海洋微生物,使其在海洋资源能源开发中起到更好的作用,推动海洋生物资源的多元化利用。
二、基因工程技术在海洋生物资源开发中存在的问题与挑战虽然基因工程技术在海洋生物资源开发中具有巨大的潜力,但同时也面临着一些问题与挑战:1. 安全性问题:基因工程技术在海洋生物资源开发中可能会引发一些安全性问题,如基因改良的海产品对人体健康的影响、基因编辑的海洋生物对生态系统的影响等。
小球藻的基因工程改造研究进展读后感概述说明1. 引言1.1 概述小球藻(Chlorella)是一种单细胞绿藻,具有高速生长和丰富的营养价值的特点。
在过去的几十年中,小球藻已经成为了人们关注的焦点之一,尤其是在基因工程改造领域。
通过对小球藻进行基因工程改造,可以有效地提高其产物合成能力和生理特性,为未来的生物技术应用提供了巨大的潜力。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面对小球藻基因工程改造研究进行概述和分析。
首先,在第二部分中,我们将介绍小球藻基因工程改造的背景,并探讨目前已有的相关研究进展。
第三部分将详细介绍小球藻基因工程改造的研究方法和实验设计,包括细胞培养和转染技术、基因编辑技术以及转录组学和代谢组学分析方法的应用。
接着,在第四部分中,我们将阐述小球藻基因工程改造对其生长、生理特性以及产物合成与产量的影响,并探讨在基因工程改造中可能出现的问题和挑战。
最后,在第五部分中,我们将总结主要研究结论、展望未来小球藻基因工程改造研究的发展方向,以及利用小球藻进行生物技术应用的前景。
1.3 目的本文旨在全面概述小球藻基因工程改造的研究进展,并对其进行深入分析和讨论。
通过对已有研究成果的整理和归纳,我们旨在揭示小球藻基因工程改造的潜力和应用价值,为该领域的进一步研究提供参考和指导。
同时,我们也希望能够引起更多科学家对小球藻基因工程改造领域的关注,并促进该领域在未来生物技术应用中发挥更大作用。
2. 小球藻基因工程改造的研究进展:2.1 小球藻基因工程的背景小球藻是一种单细胞绿色植物,具有高度的生物多样性和广泛的应用前景。
利用基因工程技术对小球藻进行改造,可以为其赋予新的功能和特性,拓展其在生物技术领域的应用。
过去几十年间,小球藻基因工程改造领域取得了重大突破。
2.2 基因工程技术在小球藻上的应用在小球藻中, 多种基因编辑技术被广泛使用。
例如,CRISPR/Cas9系统是目前最常用的基因编辑方法之一。
通过引入Cas9酶和相应的RNA片段,研究人员可以针对目标基因进行定点编辑或敲除,并实现精确控制基因组修饰。
海洋生物除藻剂的遗传技术改良研究引言:蓝色的海洋覆盖地球的七分之四,是地球生物多样性的宝库。
然而,海洋生物之间的竞争和生态平衡却常常被藻类过度生长所打破。
藻类过度生长不仅影响了海洋生态系统的平衡,还对人类的海洋活动产生了负面的经济和环境影响。
因此,发展一种高效、环保的海洋生物除藻剂成为了迫切的需求。
本文将探讨海洋生物除藻剂的遗传技术改良研究,以期为相关研究提供参考和借鉴。
一、海洋生物除藻剂遗传技术的概述海洋生物除藻剂的遗传技术改良研究主要通过人工改变目标微生物的基因组来增强其对藻类的识别和降解能力,从而提高除藻效果。
常见的遗传技术改良方法包括基因工程、突变诱变、基因选择和杂交育种等。
这些技术的综合应用可以使海洋生物除藻剂具备更高的除藻效果、更广泛的适应能力和更低的环境风险。
二、遗传技术改良的海洋生物除藻剂研究进展1. 基因工程技术在除藻剂研究中的应用基因工程技术可以通过引入外源基因或调控内源基因表达来增强海洋生物对藻类的降解能力。
一种常见的方法是通过转基因技术将藻类特异性基因导入除藻剂微生物中,使其具备降解特定藻类的能力。
2. 突变诱变技术的应用和发展突变诱变技术是一种常用的遗传技术改良方法,通过物理或化学手段诱导目标微生物的基因突变,进而获得具有更强除藻能力的株系。
突变诱变技术的主要优点是操作简单,但同时也存在一定的局限性,如难以控制突变的方向和范围。
3. 基因选择和杂交育种技术的结合应用基因选择和杂交育种技术结合可以通过筛选具有更强除藻能力的株系和亲本,进一步提高海洋生物除藻剂的效果。
该技术的优势在于可以通过选择性繁殖和交配,提高目标基因的传递率和稳定性。
三、遗传技术改良的海洋生物除藻剂研究的局限性与挑战1. 环境风险评估的必要性遗传技术改良的海洋生物除藻剂需要进行全面的环境风险评估,确保其在应用过程中不会对海洋生态系统和人类健康产生潜在的威胁。
2. 技术可行性和经济性的平衡虽然遗传技术改良能够提高海洋生物除藻剂的效果,但其在大规模应用方面仍存在一定的挑战。
基于基因组学的藻类多样性研究近年来,随着基因组学技术的不断发展,藻类多样性研究也得到了空前的发展。
藻类是一类单细胞或多细胞生物,广泛分布于海洋、淡水、陆地等不同环境中,对环境变化具有较强的响应能力。
基于基因组学的藻类多样性研究将有助于深入探究藻类的起源与进化,并为生物技术和环保等领域提供更多原材料和解决方案。
一、藻类基因组学研究的发展现状与趋势基因组学是一个综合性学科,包括基因组分析、功能研究、对基因组数据的理解和解释等多个方面。
藻类基因组学研究的主要方向包括以下几个方面:1.常见藻类的基因组测序目前,已有大量藻类基因组测序工作完成,并不断涌现出新的基因组测序结果。
如测序了150个品种草履藻、140多个品种硅藻等。
这些工作极大地丰富了我们对不同藻类的遗传特征和分子机理的认识,为进一步深入研究奠定了基础。
2.基因组学与藻类分子育种随着基因组学技术在藻类领域的应用,使得藻类育种研究进入了一个全新的阶段。
藻类分子育种是一种高效、精准、快速的培育方法,可以通过改变特定基因的表达来获取特定的性状,如提高产量、改善耐受性等,为全球食品和能源危机提供了新的思路。
3.应用基因编辑技术研究藻类基因编辑技术是一种准确、高效、快速、低成本的基因改造技术。
利用基因编辑技术,可以精准修改特定基因,如“剪切掉”不利基因、“粘贴”或“编辑”有益基因等。
此外,基因编辑技术还有望开发出全新藻类菌株,从而为解决全球能源和环境问题提供新的思路和方案。
二、藻类基因组学研究的应用前景随着藻类基因组学研究的深入,其应用前景也日益广阔,甚至可谓无限。
以下是藻类基因组学研究的主要应用前景:1.藻类育种的应用藻类育种是基于藻类基因组学研究成果,通过对藻类基因组进行优化改良或添加人工基因来提高藻类的生长速度、适应性和产量等,为未来能源与食品生产提供了全新的思路,成为了未来先进生产手段之一。
2.藻类及其代谢产物的生物技术应用藻类及其代谢产物具有重要的生物技术应用价值,如藻类的油脂可以用于生产生物柴油、化妆品原料等;藻类中含有的多种生物活性物质可用于治疗疾病等;藻类纤维素等可作为天然涂料、油墨等。
海洋藻类基因工程综述藻类基因工程亦称藻类遗传工程或藻类重组DNA技术,是以海藻为研究对象将某种生物基因通过基因载体或其他手段运送到海藻活细胞中,并使之增殖(克隆)和行使正常功能(表达),从而创造出藻类新品种的遗传学技术。
通过对藻类基因工程的研究,一方面期望从改造的藻体中筛选出抗性强且生长快的优良藻种,并把藻类作为新型的生物反应器生产某种特殊的有用物质;另一方面期望从藻类中分离、克隆有重要经济价值的基因,作为农作物改良的目的基因或用于微生物发酵生产。
藻类基因工程起步较晚,国际上藻类基因工程研究的热点,从70年代淡水蓝藻,经80年代海洋蓝藻和淡水真核微藻,到90年代大型藻,体现了从原核到真核,从淡水到海水,从模式藻到经济藻,从单细胞、丝状体微藻到多细胞大型藻的发展趋势。
蓝藻又名蓝细菌(Cyanobacteria),是一类光合自养的原核生物。
它结构简单、生长迅速、适应性强、易于进行遗传操作,并且多数不含毒蛋白,可作为很好的基因工程受体系统。
作为基因工程受体,与大肠杆菌相比其表达产物不形成包涵体,容易纯化;不含毒素,比较安全;培养基为无机盐,廉价不易污染。
蓝藻是藻类中最早能稳定地表达外源基因的种类。
从1970年发现蓝藻可以转化,1973年证明蓝藻中含有质粒,1981年首次在蓝藻中表达外源基因成功,到1996年聚胞藻PCC6803作为第一个光合生物完成了基因组全序列测定,蓝藻的研究一直处于整个生物学的前沿,有些研究较多的蓝藻种类已成为分子生物学和基因工程研究中的重要模式生物目前,蓝藻基因工程主要研究的内容包括基因的选择、鉴定、测序、序列分析与克隆,载体的构建,调控表达原件的分析,基因转化系统的发现和筛选,转基因蓝藻的筛选及培养条件的优化等。
蓝藻质粒广泛用于构建基因载体。
自1973年发现蓝藻质粒以来,已在约50 %被检单细胞及丝状蓝藻中证明了内源性质粒的存在,质粒数目从1~10个不等,大小在1.3-130 Kb之间,但只在极少数淡水蓝藻中找到质粒编码功能的证据,一般认为蓝藻质粒属隐秘型质粒。
至今蓝藻质粒尚未发现可识别的遗传标记,不能在E.coli中复制,不能作为克隆载体。
用含Tn901的E.coli质粒转化淡水蓝藻Synechococcus PCC 7942,由于Tn901插入蓝藻内源质粒,第一次得到带Apr标记的杂交质粒pCH1及衍生质粒pUC1,将后者与pCYC184融合,首次获得了双向质粒pUC104和pUC105,其后,利用多种单细胞蓝藻质粒与E.coli质粒如pBR322等重组,或引入多克隆位点,或补充新的选择标记,改善载体克隆潜力,又相继构建了许多双向质粒。
这类嵌有细菌遗传标记的重组质粒,由于在细菌和蓝藻中均能复制、稳定存在和表现选择标记,故被称为穿梭载体(Shuttle vector)。
至今,应用于蓝藻遗传转化的供体DNA大体可分为三类:第一类是直接利用未修饰的外源质粒,如pBR322,pBR328等,可将外源DNA导入蓝藻,但效率很低,且对受体需做特殊的处理;第二类是利用自身染色体或基因组,通过同源重组作为插入突变的有效方法,在这方面,海洋蓝藻Synechococcus PCC 700 Stevens,1980年有过成功尝试,嵌入Strr标记的染色体片段天然转化成功;第三类即是穿梭载体。
研究结果表明,穿梭载体是一方便、有效的运载体,海洋蓝藻的遗传转化也大多采用穿梭载体作为中介。
蓝藻基因转移系统主要可分为两类:一类是遗传转化,包括自然转化、诱导转化、电击转化。
自然转化如聚球藻PCC7002、PCC7942和集胞藻PCC6803等,具有自然吸收外源DNA的能力,然而到目前为止自然转化的机制尚不清楚。
诱导转化是利用溶菌酶、Ca2+诱导细胞感受态,或利用溶菌酶EDTA处理产生原生质球用于蓝藻转化。
自从1989年Thiel等首次通过电击转化成功地把穿梭表达载体pRL6转入鱼腥藻M131以来,已有一批穿梭表达质粒通过电击在多种蓝藻中转化成功。
除了遗传转化另一类便是接合转移,接合转移是目前蓝藻基因转移系统中使用最为普遍的一种方法。
它操作较为简单,适用于大多数的单细胞、丝状蓝藻。
从Wolk 首创鱼腥藻接合转移系统以来,这个系统已被修改并可应用于其它藻株,如念珠藻属、集胞藻属、聚球藻属、织线藻属等。
此外,楼士林等也尝试用超声转化蓝藻并取得了一定的成功。
现已证明,来自大肠杆菌、枯草杆菌以及人的一些外源基因可以在蓝藻中表达,例如大肠杆菌谷氨酸脱氢酶基因在蓝藻中表达引起抗铵,人的超氧化物歧化酸(superoxide dismutase, SOD)基因在蓝藻中表达以减少氧胁迫。
这就可能通过引入外源基因,以赋于蓝藻新的遗传特性,或作为重要的天然产物基因表达的宿主。
目前还成功地将芽孢杆菌的杀虫毒素基因导入并表达于几种蓝藻细胞中。
在医药保健方面、在环境保护方面、农业方面、在蚊虫控制方面、生物传感器方面等的的应用研究,这些都标志着蓝藻基因工程正向着实用目标迈进。
真核藻类(eukaryotic algae)基因工程起始于80年代,Rochaix和Dillewjin(1983)第一个报道了他们利用质粒为载体对单细胞绿藻——莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardi Dang)进行基因转移的研究。
随着真核藻类基因工程研究的广泛深入,目前衣藻已成为叶绿体、线粒体与染色体三套基因组均能遗传转化的藻类。
除衣藻外,椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea Gern.)也正在成为另一个单细胞绿藻转化系统,目前已对20余种红藻进行了研究,在14种红藻中发现有质粒,数目一至多个不等。
近两年来,在一些经济藻类如钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)、真江蓠(Gracilaria asiatica)中也发现了质粒。
真核藻类特别是一些经济藻类质粒的发现,为真核藻类基因工程提供了潜在的载体,对藻类基因工程的发展具有积极意义。
对于衣藻,其中染色体转化最简便,最有效的方法是玻璃珠研磨法,但必须选用细胞壁缺失突变株或选用配子自溶素(gamete autolysin)消化去壁。
筛选的方法,一般采用互补选择。
选用营养缺陷、光合作用缺陷或鞭毛缺失突变株,转化野生型基因,再利用局限营养、光合作用、运动等特性筛选转化子。
1982年Roehaix用携带有酵母arg4位点和复制起点的酵母质粒成功地转化了一个缺壁嗜精氨酸(具arg7位点突变)莱茵衣藻突变体,得到了能在不加精氨酸的培养基上生长的转化藻株,但转化频率很低。
Letmg(1985)用SV40(猴空泡病毒)启动子、APH基因产生Ap、Kar、neo及G418抗性和2μm的酵母复制起点作为异源复制子,构成pSVzneo 2μm质粒转化缺壁的衣藻突变体,得到了抗新霉类似物G418的转化藻株。
Karen和Kindle(1990)利用玻璃珠研磨法,将莱茵衣藻野生型中的硝酸还原酶基因转人到含有nitl-305的突变藻株中,以硝酸盐为唯一氮源进行筛选,获得了103转化体/ug DNA的高频转化率。
Hall等(1993)采用玻璃珠研磨法,将含有NPTⅡ和nos启动子的pGA482转化莱茵衣藻硝酸还原酶突变株,用双选择标记筛选,硝酸盐筛选的转化子中52%对卡那霉素具有抗性,这是首次关于将外源DNA 转人到莱茵衣藻中的报道。
目前叶绿体转化最有效的方法是基因枪法。
Boynton 等(1988)报道了该小组用基因枪喷射技术把带有克隆野生型叶绿体DNA片段导人距细胞膜很近的莱茵衣藻杯状叶绿体中,使发生25kb删除突变的叶绿体基因组恢复原长度和功能。
对于小球藻(Chlorella ellipsoidea),Jarivs等(1991)用PEG9(聚乙二醇)法成功地将荧光素酶基因导人椭圆小球藻的原生质体中获得了瞬间表达;Masato 等(1994)用电击法以CaMV35S为启动子将GUS(转β-葡糖醛酸酶)基因导入(C.saccharophila)的原生质体中也获得了瞬问表达。
但由于小球藻细胞壁成份复杂。
不同生长阶段细胞壁成分不同,不易获得高产量的原生质体,因此PEG转化法对小球藻具有一定的局限性。
陈颖等(1998a;1988b)分别用基因枪法和电击法利用不同启动子将GUS基因成功地导人完整的小球藻细胞中,得到瞬时表达,并且研究了基因枪法对外源基因导人小球藻的影响因素。
Ham 等(1997)首次用硝酸还原酶基因转化缺失硝酸还原酶的(C.saccharophila)细胞,并得到了稳定表达。
现已证明:CaMV35S启动子、SV40启动子、小鼠金属硫蛋白Ⅰ启动子、禾本科植物中常用的Ubiqllitin启动子均能驱动外源基因在小球藻中表达,可做为小球藻基因工程的启动元件。
近年来,海洋硅藻遗传转化的突破性进展可归功于下列因素:①基因枪法可使DNA顺利穿透硅藻的细胞壁;②找到了适合硅藻的选择标记;③广泛使用了硅藻自身启动子。
随着伪矮海链藻(T. pseudonana)基因组已完成测序(Armberst 等,2004),海洋硅藻遗传转化技术有望为功能基因组学研究提供有力的技术平台。
大型海藻主要来自褐藻门、红藻门与绿藻门,大型海藻基因工程研究全部面向已实现人工栽培的大型经济海藻,目前正从建立模式转化系统走向建立大型海藻表达系统。
特别是质体基因组结构、序列及定位方面做了大量的研究,并能以其基因序列进行藻类发生和分类方面的研究,同时,对其转化模式的建立也进行了有益的探索。
高等植物基因工程研究中发展起来的一系列直接导入外源基因的方法可能成为藻类转基因的有效手段,并对藻类基因工程的发展起到促进作用。
对于褐藻门来说,秦松等(1994)将pBI221质粒分别导入海带和裙带菜的叶状体中部叶片、假根及中肋部叶片,48h 后只在海带假根细胞和裙带菜中肋部叶片细胞中检测到转β-葡糖醛酸酶基因的表达,而海带叶片不论轰击一次还是两次,外观或解剖观察 无显色反应;在裙带菜假根中也未发现转化细胞通过。
转化海带孢子体和配子体发现,雌配子体是较理想的转化受体,孢子体由于整体抗性大,一些未转化细胞与转化细胞不容易分开而产生嵌合体,从而影响外源基因的表达水平。
而由雌配子体通过孤雌生殖产生的再生孢子体遗传性状均一产生嵌合体的机率则大大降低。
对于红藻门,Cheney等发现CaMV35S和NOS启动子能驱动GUS基因在红藻Eucheuma瞬间表达,王素娟(1994)报道了用电击法将GUS基因导入红藻坛紫菜原生质体中获得瞬间表达,Kubler等(1994)也采用电击法将GUS基因导入红藻紫菜(Porphyra miniata)的原生质体中,并实现了瞬间表达。
但对于原生质体再生较困难的藻类,则需选择合适的转化受体,以提高转化效率和再生频率。