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基因工程中作为运载体的条件：
在基因工程中，运载体是用于将外源基因导入受体细胞的工具。
一个理想的运载体应具备以下条件：
1.能在宿主细胞中复制繁殖，而且要有较高的自主复制能力。
2.容易进入宿主细胞，而且进入效率越高越好。
3.容易插入外来核酸片段，插入后不影响其进入宿主细胞和在细胞中的复制。
4.容易从宿主细胞中分离纯化出来，便于重组操作。
5.有容易被识别筛选的标志，当其进入宿主细胞、或携带着外来的核酸序列进入宿主细胞都能容易被辨认和分离出来。
辣根过氧化酶的表达和酶活性测定辣根(Garden radish)是一种食用根菜，辣根中含有大量的过氧化酶(peroxidase)，这种酶可以催化物质的氧化还原反应，具有重要的生物学意义和应用价值。
本文将介绍辣根过氧化酶的表达和酶活性测定。
一、植物基因工程的原理和方法植物基因工程是将外源基因导入植物体内，使其表达所需的蛋白质，以达到改良植物性状和提高产量等目的。
主要方法包括以下几个步骤：1.选择载体：通常采用质粒作为载体，其优点是易于操作、成功率高、适用于多种植物等；缺点是获得的转基因植物往往存在多个拷贝数、位置不固定等问题。
2.克隆外源基因：从外源来源中克隆所需要的基因，通常采用PCR或酶切法进行操作。
3.构建基因转化载体：将外源基因与载体进行连接，构建基因转化载体。
4.基因转化：将构建好的基因转化载体通过农杆菌或基因枪等方法导入植物细胞，使其被转化。
经过选育和筛选后，可以选择对应的转化植株进行表达和性状分析。
二、辣根过氧化酶的表达过氧化酶是一种重要的生物催化剂，广泛存在于植物、动物和微生物等生物体内。
辣根中的过氧化酶具有比较高的催化活性，因此对于其表达成为了许多研究的重要方向。
下面就介绍几种常用的表达方法。
1. 转基因植物表达法通过外源基因的转入，使植物细胞内部合成所需的蛋白质。
相比细胞培养和分离提取等方式，这种方法更具有稳定性和可控性。
2. 细胞培养和分离提取法采用感光荧光素光反应，测定培养细胞或组织提取物中的过氧化物酶活性，以此测定过氧化酶的表达。
3. 重组工程菌表达法将辣根过氧化酶基因克隆到大肠杆菌等可表达目的蛋白质的菌株中，使其高效表达，从而为进行治疗和检测等方面提供重要基础。
三、辣根过氧化酶的酶活性测定方法1. 常规方法-光度法光度法是一种基于酶催化产物的吸光度变化的测定方法。
常用的基质是苯酚，产生硫酸化产物。
方法简单，测量结果准确，但是缺点是需要消耗大量的试剂和设备。
此外，在测定过程中也可能出现误差。
基因工程载体的功能第一篇《基因工程载体的功能》嘿，朋友们！今天咱们来聊聊基因工程载体的功能。
你知道吗？基因工程载体就像是一辆神奇的小货车，能把重要的基因货物安全又准确地运送到细胞里。
比如说，有一种载体叫质粒，它就像一个小小的包裹，能把治病的基因送到病人的细胞中，帮助治疗一些很难治的病。
想象一下，如果一个人生了很严重的病，传统的治疗方法都不管用。
这时候，科学家们就可以利用基因工程载体，把能治病的基因送进去，让细胞重新变得健康有活力，是不是很神奇？基因工程载体的功能可不止这一点哦，它还能让我们更好地了解生命的奥秘，为人类的健康和生活带来更多的可能。
第二篇《基因工程载体的功能》亲爱的朋友们，咱们接着聊基因工程载体的那些事儿。
基因工程载体呀，就好比是细胞世界里的快递员。
它能把特定的基因送到指定的地方。
举个例子，有一种基因工程载体可以帮助改良农作物。
比如说，让水稻能够抵抗害虫的侵害，这样农民伯伯就不用那么辛苦地打农药啦，而且我们还能吃到更安全、更健康的大米。
再比如，在医学研究中，载体能把能产生胰岛素的基因送到细胞里，让那些糖尿病患者能够得到更好的治疗。
所以说，基因工程载体的功能真的太重要啦，给我们的生活带来了很多的好处。
第三篇《基因工程载体的功能》朋友们，今天咱们继续来探索基因工程载体的神奇功能。
基因工程载体就像是一把神奇的钥匙，能打开生命的密码。
比如说，通过载体，科学家可以把让动物长得更快更大的基因传递给动物。
就像有些养鸡场，用了基因工程载体的技术，养出的鸡又大又壮，能给大家提供更多的鸡肉。
还有哦，在环保方面，载体也能发挥大作用。
它可以把分解污染物的基因送到微生物里，让这些微生物变成环保小卫士，把环境中的脏东西清理掉。
基因工程载体的功能真是无处不在，让我们的世界变得更美好。
第四篇《基因工程载体的功能》各位朋友，咱们再来深入了解一下基因工程载体的功能。
基因工程载体就像是一个魔法棒，能变出很多奇妙的东西。
比如说，它可以让水果变得更甜更好吃。
纳米技术在植物科学中的应用纳米技术在植物科学中的应用纳米技术在植物科学中的应用日益重要，它提供了许多创新的方法来改善植物的生长、抵抗病害和提高产量。
下面是一些纳米技术在植物科学中的应用的列举和详细讲解：纳米材料的施用1. 纳米肥料纳米肥料是利用纳米颗粒来提供植物所需的营养元素。
由于纳米颗粒的小尺寸和巨大比表面积，它们能够更有效地释放出营养元素，并被植物更好地吸收。
纳米肥料还可以改善土壤的质地和保持水分，从而提高植物的生长和产量。
2. 纳米杀虫剂纳米杀虫剂是利用纳米颗粒来控制植物病害和害虫。
纳米颗粒可以更好地附着在植物表面，并释放出杀虫剂以抑制害虫的生长和繁殖。
纳米杀虫剂还可以通过针对害虫的特定生物活性来减少对环境的影响。
纳米生物传感器纳米生物传感器是利用纳米技术来检测和监测植物的生理状态和环境因素。
纳米传感器可以检测植物体内的化学物质浓度、温度、湿度等信息，并将数据传输到外部设备进行分析。
这些信息可以帮助农民更好地管理植物的生长条件，从而提高产量和品质。
纳米基因传递系统纳米基因传递系统是利用纳米颗粒来传递基因材料到植物细胞中。
纳米颗粒可以保护基因材料免受降解，并促进其进入细胞内。
这种技术可以用于改良植物的基因组，使其具有抗病性、耐逆性等特征。
纳米基因传递系统还可以用于植物基因工程研究和转基因植物的生产。
纳米传输系统的药物释放纳米传输系统是利用纳米颗粒来传递药物到植物细胞中。
纳米颗粒可以帮助药物更好地穿过植物细胞壁，并释放到靶位点。
这种技术可以用于控制植物生长激素的释放，调节植物的生长和发育。
此外，纳米传输系统还可以用于传递其他植物激素和生物活性分子，以改善植物的生长和产量。
综上所述，纳米技术在植物科学中的应用有着巨大潜力。
通过纳米材料的施用、纳米生物传感器、纳米基因传递系统和纳米传输系统的药物释放等方式，可以有效地改善植物的生长、提高产量，并增加抗病性和逆境耐受能力。
这些创新的应用在农业领域有着重要的意义，将为实现可持续农业发展做出贡献。
第六章 植物基因工程在自然界的许多双子叶植物中，常常发生一种严重危害植物生长的病害——冠瘿。
已知90多科，600多种双子叶植物都能感染这种病。
一般认为单子叶植物和裸子植物对此病不敏感。
70年代中期，世界上几个实验室发现诱发肿瘤的根癌农杆菌中含有大量的诱瘤质粒Ti(tumor-inducing plasmid),且证实了肿瘤的形成正是由于pTi 中的特定片段——T-DNA 转移并稳定地整合进植物细胞核基因组中的结果；由于其上载着的冠瘿碱合成基因和激素合成基因表达，因此分泌冠瘿碱并形成肿瘤。
人们就把这种冠瘿的形成过程称作天然的植物细胞转化系统。
农杆菌将自身的DNA 插入植物细胞诱发肿瘤只对其本身是有益的，重要原因之一是因课程基因工程原理与技术 班级 生物科学05 生物技术05 教师 詹亚光 范桂枝 学期第二学期 课时 6学时 上课日期 课的类型理论 授课章节 第六章 植物基因工程（1）植物基因转化受体系统的条件（2）植物基因转化受体系统的类型和特性。
（3）植物基因工程载体的种类和特性（4）根癌农杆菌Ti 质粒的结构与功能：T-DNA 、Vir 区操纵子的基因结构与功能。
（5）农杆菌Ti 质粒基因转化机理（6）农杆菌Ti 质粒的改造及载体构建（7）载体构建中常用的选择标记及报告基因（8）根癌农杆菌的转化程序及操作原理（9）外源基因在植物中的表达教学目的和要求 了解植物基因转化受体系统的类型、特性掌握Ti 质粒的结构与功能，植物载体构建原理，植物基因工程常用的载体类型。
教材分析 重点 根癌农杆菌Ti 质粒介导的基因转化的原理和方法难点 植物载体构建原理关键点 转基因植物的获取和检测主要教具和设备材料 投影仪、电脑、常规教学设备教法 板书与多媒体授课相结合思考题 1. 植物基因工程载体种类？2. 根癌农杆菌转化程序？心得为农杆菌诱发植物细胞合成冠瘿碱为自己提供食物。
植物自身不能利用这种物质，只能为它的合成付出代价，别的细菌也不能利用它，在自然条件下，只有农杆菌能分泌分解冠瘿碱的酶，将这些特异产物作为唯一的碳源和氮源来利用。
基因工程的载体载体的特征：在寄主细胞中能够自主复制；有一种或多种限制酶的单一切割位点，并在此位点插入外源基因片段；在基因组中有遗传标记，为寄主细胞提供易于检测的表型特征；载体分子较小，以便体外基因操作；对于表达型载体还应具有与宿主细胞相适应的启动子、增强子、加尾信号等基因表达元件；载体的类型⏹质粒⏹噬菌体⏹其他载体(如:酵母人工染色体、细菌人工染色体、植物Ti质粒、动物病毒)质粒(plasmid): 多数情况下,质粒是存在于细菌染色体外的小的双链闭合环状DNA分子，能自主复制，并在细胞分裂时遗传给子代细胞⏹并不是所有的质粒都是环状分子, 在多种细菌中都发现有线性质粒⏹质粒广泛存在于原核生物中, 其大小从相对分子量小于1X106 到大于200X106质粒的形态1) cccDNA—双链闭合环状DNA2) ocDNA—开环DNA3) cDNA—线形DNA（L型）在DNA促旋酶（gyrase）作用下成负超螺旋构型, 在拓扑异构酶I的作用下解旋。
溴化乙锭（ethidium bromide，EtBr）也有解旋作用溴化乙锭插入DNA超螺旋的作用随着插入的溴化乙锭数目增加,双螺旋解旋,导致超螺旋减少直至产生环状分子的开放形式. 进一步的插入在双螺旋中引入了过多的螺旋,导致反义的超螺旋(注意B和D处的螺旋方向). 为了清楚起见,只表示了双螺旋的一条单链质粒DNA的复制类型⏹严紧型质粒这些质粒的复制是在寄主细胞严格控制之下的，与寄主细胞的复制偶联同步。
所以，往往在一个细胞中只有一份或几份拷贝⏹松弛型质粒这些质粒的复制是在寄主细胞的松弛控制之下的，每个细胞中含有10-200份拷贝，如果用一定的药物处理抑制寄主蛋白质的合成才会使质粒拷贝数增至几千份。
如较早的质粒pBR322即属于严紧型质粒，要经过氯霉素处理才能达到更高拷贝数穿梭载体（shuttle vector) 可以在两种生物体内复制的载体分子质粒的命名规则⏹小写字母p表示质粒（plasmid)⏹p后面的两个大写字母表示发现或者构建该质粒的作者或者实验室名称⏹数字表示编号⏹例：pBR322、pET21、pGEM-T质粒的宿主范围⏹质粒只编码少数几个其自身复制所需要的蛋白质,甚至在许多情况下只编码其中一个蛋白质⏹所有其他复制所需的蛋白,包括DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶等都是由宿主细胞提供的⏹质粒所编码的复制蛋白质定位在ori 附近，因此只有ori 周围的一小部分区域是复制所必需的⏹因此，把质粒的其他部分删除掉，把外源序列加到质粒上，复制仍然可以继续进行⏹质粒的宿主范围是由它的ori 决定的质粒的不相容性⏹在没有选择压力的情况下，两种质粒不能共存于同一个宿主细胞内⏹如果质粒拥有相同的复制调控机制，它们就不相容显性质粒和隐蔽质粒⏹显性质粒(表达型质粒)----除了携带与本身复制和转移有关的基因外, 还携带一些其他的基因, 宿主细胞由于含有这样的质粒而呈现出新的性状, 这样的质粒称为显性质粒⏹隐蔽质粒----无异常性状表现出来克隆载体例：pBR322、pUC18、pUC19、pGEM-T表达载体例：pET-21、pGEX⏹质粒DNA的制备碱裂解法、煮沸法、层析柱过滤法碱裂解法原理：在高pH的碱性条件下，染色体DNA和蛋白质变性，质粒DNA由于其超螺旋共价闭合环状结构，尽管其DNA的大部分氢键也断裂，但是双链DNA仍然不会分离，当恢复到中性时，染色体DNA复性，并聚集形成不可溶的网架。
第三章基因工程载体体外获得的任一DNA片段,必须插入到可以自我复制的载体内,再转入宿主细胞,才能得到复制和进行表达。
基因工程载体(Vectors)就是携带外源基因进入受体细胞进行繁殖和表达的一种工具。
载体的功能运送外源基因高效转入受体细胞为外源基因提供复制能力或整合能力为外源基因的扩增或表达提供必要的条件基因工程中3种主要类型的载体：1.质粒载体2.噬菌体载体3.柯斯质粒（cosmid）载体基因工程对载体的要求（1）在宿主细胞内能独立复制。
（2）有选择性标记。
（3）有一段多克隆位点。
外源DNA插入其中不影响载体的复制。
（4）分子量小，拷贝数多。
（5）容易从宿主细胞中分离纯化。
第一节质粒(plasmid)载体质粒是一种独立于染色体外的双链闭环的DNA分子，具有自主复制和转录能力，能在子代细胞中保持恒定的拷贝数，并表达所携带的遗传信息。
质粒的复制和转录要依赖于宿主细胞编码的某些酶和蛋白质，如离开宿主细胞则不能存活，而宿主即使没有它们也可以正常存活。
(一)质粒的构形环形双链的质粒DNA在提取过程中通常出现三种不同的构型：①共价闭合环形DNA（cccDNA）②开环DNA（open circular,ocDNA）③线形DNA（linear,lDNA）（二）质粒的转移性指质粒从一个细胞转移到另一个细胞的特性。
接合型质粒：除了带有自我复制所必需的遗传信息外，还带有一套控制细菌配对和质粒接合转移的基因。
如：F质粒（性质粒或F因子）甚至能使寄主染色体上的基因随其一道转移到原先不存在该质粒的受体菌中。
不符合基因工程的安全要求。
非接合型质粒：带有自我复制所必需的遗传信息，但失去了控制细菌配对和质粒接合转移的基因，因而不能从一个细胞转移到另一个细胞。
如R质粒（抗性质粒）、Col质粒（细菌素质粒）。
符合基因工程的安全要求。
R质粒：带有一种或数种抗生素抗性基因，使寄主获得同样的抗生素抗性性状（resistance）。
Col质粒：细菌素通过与敏感细菌细胞壁的结合作用，抑制一种或数种细胞生命过程。
所有质粒载体汇总质粒载体是用于携带和复制DNA分子的小圆环DNA分子，在基因工程和分子生物学研究中扮演着重要的角色。
质粒载体的选择取决于不同的实验需要以及目标基因的特性。
下面是一些常用的质粒载体的简要概述。
1.pUC19：pUC19是一种常用的高拷贝质粒载体，在能源代谢和抗性等方面具有一些基本功能。
它含有多个限制性内切酶切位点，可以方便的进行基因克隆和插入。
2.pBR322：pBR322是最早的质粒载体之一，也是最常用的选择性质粒载体。
它具有多个抗性基因和多个限制性内切酶切位点，可以方便的进行限制性内切酶切和基因插入。
3. pET28a：pET28a是一种常用的诱导表达质粒载体。
它具有T7启动子和强力的胼胝体定位肽（His-tag），可以用于原核表达大量目标蛋白。
6. pcDNA3.1：pcDNA3.1是一种常用的真核表达质粒载体，可以在哺乳动物细胞中稳定表达目标基因。
它具有CMV启动子和多个选择性标记。
7.pAVEX系列：pAVEX系列是一组常用的双杂交质粒载体。
这些载体可以用于植物或哺乳动物细胞中检测蛋白相互作用。
8.pBI121：pBI121是一种常用的植物转化质粒载体。
它具有多个选择性标记和启动子，可以将目标基因导入植物细胞中进行稳定表达。
9.pCAMBIA1300：pCAMBIA1300是另一种常用的植物转化质粒载体。
它具有多个选择性和表达标记，以及多个启动子和启动子缺陷。
10.pHSE系列：pHSE系列是一组常用的高效表达质粒载体。
这些载体具有强力的启动子和增强子，可以用于高效表达目标基因。
这些只是众多质粒载体中的几个典型例子，根据不同实验需求和目标基因特性，科研人员可以选择适合自己实验的质粒载体。
质粒载体的设计和构建在基因工程研究和生物技术应用中起着至关重要的作用，不断的优化和改进将进一步拓宽其应用范围。
基因工程载体的条件
1.合适的大小和复制数：基因工程载体的大小和复制数对于外源基因在宿主细胞中的稳定性和表达量具有重要影响。
一般来说，较小的载体更容易被宿主细胞摄取，较高的复制数也有利于外源基因的表达。
2. 选择正确的启动子和表达元件：基因工程载体必须包含启动子和表达元件，以确保外源基因在宿主细胞中被正确转录和翻译。
启动子和表达元件的选择应考虑宿主细胞的类型和表达需求。
3. 兼容性：基因工程载体必须与宿主细胞相容。
这意味着载体必须包含宿主细胞所需的必备元件，如选择性标记和复制起点。
4. 适当的质粒稳定性：基因工程载体必须具有适当的质粒稳定性。
脆弱的质粒可能易受到宿主细胞内的核酸酶或其他环境因素的攻击，从而导致基因丢失或降解。
5. 可操作性：基因工程载体应具有易于操作的特点，如易于克隆，易于分离和纯化。
综上所述，选择合适的基因工程载体对于基因工程研究的成功至关重要。
研究人员应根据具体实验需要和宿主细胞特性等因素来选择最合适的载体。
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简述基因工程载体的特点基因工程载体是基因工程中的一种重要工具，它具有以下特点：1. 大小适中：基因工程载体通常是一段双链DNA分子，它的大小通常在几千到数万个碱基对之间。
这样的大小既能容纳所需的基因片段，又能在细胞内稳定复制和传递。
2. 载体复制能力强：基因工程载体需要具备在宿主细胞内稳定复制的能力，以确保基因片段的传递和表达。
为此，载体通常包含一个或多个复制起始序列（origin of replication，ori），使宿主细胞能够识别并启动载体的复制过程。
3. 多克隆位点：基因工程载体通常具有多个克隆位点，用于插入外源基因片段。
这些位点通常是具有特定限制酶切位点的DNA序列，使得外源基因片段能够被限制酶切开并插入到载体中。
4. 选择标记：为了能够筛选出已经转化了外源基因的细胞，基因工程载体通常还包含一个选择标记。
选择标记可以是一段与宿主细胞耐药性相关的基因序列，例如抗生素抗性基因，转化了该载体的细胞在含有相应抗生素的培养基中能够存活下来。
5. 表达调控元件：为了实现外源基因的表达，基因工程载体通常还包含一些表达调控元件。
这些元件包括启动子、转录终止子和调控序列等，它们能够控制外源基因的转录和翻译过程，使其能够在宿主细胞中产生所需的蛋白质。
基因工程载体的特点使其成为了基因工程研究和应用中的重要工具。
其大小适中，能够容纳所需的基因片段，并能够在细胞内稳定复制和传递。
通过克隆位点的设计，可以将外源基因片段插入载体中，并通过选择标记筛选出转化了外源基因的细胞。
而表达调控元件的存在，则使外源基因能够在宿主细胞中得到表达，并产生所需的蛋白质。
基因工程载体的应用非常广泛。
例如，基因工程载体可以用于基因克隆，将外源基因片段插入载体中，并通过转化技术将其导入宿主细胞，从而实现基因的研究和功能分析。
此外，基因工程载体还可用于基因表达，通过插入外源基因并调控其表达，使宿主细胞产生所需的蛋白质，例如生产重组蛋白和抗体等。
《基因工程》练习一、选择题1．关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是（）A．整个提取过程中可以不使用离心机B．研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中C．鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变D．仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰2．如图表示构建重组质粒和筛选含人胰岛素原基因的细菌的过程，其中I和II表示抗性基因，①—⑦表示过程，其它数字表示菌落。
下列有关叙述正确的是（）（注：⑦过程表示用灭菌绒布从含氨苄青霉素培养基中蘸取菌种，再按到含四环素培养基中培养）A．①②只能用同一种限制性核酸内切酶进行切割B．I表示抗氨苄青霉素基因，II表示抗四环素基因C．3、5菌落是筛选出的含有人胰岛素原基因的细菌D．该基因工程成功的标志是细菌合成具有生物活性的胰岛素3．用XhoI和SalI两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段（限制酶在对应切点一定能切开），酶切位点及酶切产物分离结果如图。
下列叙述错误的是（）A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B．图1中酶催化反应的化学键是氢键C．图2中②可能是用Xho I处理得到的酶切产物D．用XhoI和SalI同时处理该DNA，电泳后得到6种产物4．下列关于“DNA的粗提取和鉴定”实验的叙述中，正确的是()A．用鸡血作为材料，原因是鸡血红细胞有细胞核，其他动物红细胞没有细胞核B．用不同浓度的NaCl溶液进行DNA粗提取，原因是DNA在其中溶解度不同C．用酒精进行提纯，原因是DNA溶于酒精，蛋白质不溶于酒精D．用二苯胺试剂进行鉴定，原因是DNA溶液中加入二苯胺试剂即呈蓝色5．菊花是一种双子叶植物，易感桃蚜而影响植物生长。
某科研团队获得了转GNA基因（表达产物能有效抑制桃蚜生长）菊花，流程如图所示。
下列相关叙述错误的是（）A．过程a、b分别表示逆转录和PCR，可获得大量GNA基因B．图中用到的Ti质粒是取自土壤中农杆菌的一种天然质粒C．图中c过程需要将GNA基因插入到Ti质粒的T-DNA中D．通过桃蚜接种实验可以检测图中菊花植株对桃蚜的抗性6．PCR 技术不仅可用于基础研究，还适用于日常的临床诊断、法医学调查和农业生物技术研究。
植物基因工程中的改进之载体 朱祺琪 社科1003 3100104077 【摘要】 植物基因工程经历了二十多年的发展历程，虽然取得了令世人
瞩目的成绩，但仍有许多问题一直困扰着这个领域的研究者。本文从各种文献中整理了国内外在构建植物表达载体方面的一些新进展，这些策略的最终目的都是为了更好地增强外源基因的表达水平，提高生物工程体的安全性。 【关键字】植物基因工程载体 启动子 内含子 定位信号 位置效应
【引言】 近几年来植物基因工程的研究进展十分迅速。在植物抗病、抗虫、
抗除草剂和改变植物的某些成份方面都已得到不少转基因植株,有的已经建成了品系;为提高作物的产量、抗逆能力、改进它们的品质,进行快速、优质、稳产的良种选育提供了一条全新的诱人的途径。
植物基因工程经历了二十多年的发展历程，虽然取得了令世人瞩目的成绩，但仍有许多问题一直困扰着这个领域的研究者。突出的问题表现在外源基因往往表达效率不高，难以得到理想的转基因植物（作物），转基因作物的安全性不好。这些问题不仅成为植物基因工程发展的限制因素，而且也是近几年在西欧等国家对转基因作物有较大争议甚至产生排斥反应的直接原因之一。如何提高载体的表达效率，最大程度上消除植物基因工程的非安全因素，已经成为当下一个值得深思的问题。
【正文】 一、 植物基因工程过程简介 基因工程简单地说就是采用目前知道的新技术，在大分子（DNA分子）水平上将个别基因的分子基础输入到另一种生物的细胞以定向改变其遗传特性。 一般来讲，基因工程的实现主要分为三个步骤：1)以人工方法在现有的生物中取得所需要的DNA片断，利用mRNA复制所需的DNA，即人工合成基因。2)将人工合成的基因输入到新细胞当中去，并使其与新细胞中原有的DNA相组合，即DNA的重组。3)筛选和培养有外源基因的细胞或组织，使其产生正常健康的转基因植物，通过有性繁殖将优良性状传递给下一代。实现以上三步需要进行以下工作：1) 寻找目标基因。2) 取得目标基因。3) 基因的载体问题。
二、 植物基因工程载体的种类 1、载体是指运载外源DNA 进入受体细胞内的运载工具。它同外源DNA 在体外重组成DNA 重组分子, 在进入受体后形成一个复制子, 即形成在细胞内能独自进行自我复制的遗传因子。因此, 作为载体应该具有以下几个要求: ①有某种限制酶的一个切点, 最好是有许多种限制酶的切点, 而且每种酶的切点只有一个; ②外源DNA 插入后不影响载体在受体细胞中进行自我复制, 载体应对受体细胞无害, 以及载体能接纳尽可能大的外源DNA 片段; ③有利于选择的标记基因, 可以很方便地知道外源DNA 已经插入, 以及把接受了载体的受体细胞选出; ④具有促进外源DNA 表达的调控区。
2、克隆载体及表达载体 载体又可分成克隆载体和表达载体两大类。克隆载体一般是原核细菌将需要克隆的基因与克隆载体的质粒相连接, 再导入原核细菌内, 质粒会在原核细菌内大量复制, 形成大量的基因克隆。被克隆的基因不一定会表达, 但一定被大量复制。而表达载体是一些用于工程生产的细菌, 他们被导入目标基因, 这些目标基因会在此类细菌中得到表达。生产出我们需要的产物, 导入的基因是有克隆载体产出的。最常用的载体是Ti质粒载体。
质粒是许多种细菌中发现的染色体外的遗传因子,它是闭合环状的双链DNA 分子, 大小从1kb 直到200kb 以上。质粒所带的基因通常有利于宿主细胞。受体细胞由于质粒的进入而产生了新的表型。质粒复制时利用宿主细胞复制自身染色体的同一组酶系。有些质粒处于“严紧控制”之下, 即它们的复制是同宿主细胞的复制偶联同步的。因此在每个细胞中的质粒只有一份拷贝, 或最多只有几份拷贝。这称为“严紧型”质粒。Ti质粒侵染植物的农杆菌带有Ti质粒，侵染植物后会产生冠瘿瘤。Ti质粒上有一段transferDNA,长为12-24kb，能转移并整合到植物基因组中。但是Ti质粒长约200-800kb，过于庞大，并且不能在大肠杆菌中复制。其中质粒载体主要有：pBR322质粒载体、pBR325质粒载体、pUC质粒载体以及穿梭质粒载体。 除此之外，常用的载体还有λ噬菌体、单链噬菌体载体、柯斯质粒、噬菌粒载体、酵母人工染色体载体（YAC）以及细菌人工染色体载体（BAC）。
另外，日本科学家还利用高等植物叶绿体和细菌之间的类似性(据信,高等植物的叶绿体在几个世纪以前还是无生命的细菌),发展了一种更理想的把外源 DNA 转移到植物里去的运载体。京都大学农学系 Oyama,K 把一种杂合的穿梭型运载体做了些改变。在基因转入到花椰菜花叶病毒和根瘤农杆菌(Agribact tumefaciens)Ti-质粒这样的侵染性因子上时,这些运载体就绕过所遇到的疾病因子。
三、 植物基因工程表达载体的改进和优化策略 将特定的外源基因构建在植物表达载体中并转入受体植物，并不是植物遗传转化的最终目的。理想的转基因植物往往需要外源基因在特定部位和特定时间内高水平表达，产生人们期望的表型性状。然而，近二十年的发展历史却表明，外源基因在受体植物内往往会出现表达效率低、表达产物不稳定甚至基因失活或沉默等不良现象，导致转基因植物无法投入实际应用。另外，转基因植物的安全性问题已在许多国家引起人们的关注，例如，转基因有可能随花粉扩散，抗生素筛选标记基因有可能使临床上的某些抗生素失去作用等等。以上问题的出现使得植物基因工程这一高新技术正处于一种前所未有的困扰时期。针对这些问题，近几年人们对植物转基因技术进行了多方面的探索和改进，植物表达载体的改进和优化就是其中最重要的一项内容。
1、启动子的选用和改造 外源基因表达量不足往往是得不到理想的转基因植物的重要原因。由于启动子在决定基因表达方面起关键作用，因此，选择合适的植物启动子和改进其活性是增强外源基因表达首先要考虑的问题。
目前在植物表达载体中广泛应用的启动子是组成型启动子，在这些组成型表达启动子的控制下，外源基因在转基因植物的所有部位和所有的发育阶段都会表达。然而，外源基因在受体植物内持续、高效的表达不但造成浪费，往往还会引起植物的形态发生改变，影响植物的生长发育。为了使外源基因在植物体内有效发挥作用，同时又可减少对植物的不利影响，目前人们对特异表达启动子的研究和应用越来越重视。已发现的特异性启动子主要包括器官特异性启动子和诱导特异性启动子。这些特异性启动子的克隆和应用为在植物中特异性地表达外源基因奠定了基础。
在植物转基因研究中，使用天然的启动子往往不能取得令人满意的结果，尤其是在进行特异表达和诱导表达时，表达水平大多不够理想。对现有启动子进行改造，构建复合式启动子将是十分重要的途径。
2、增强翻译效率 为了增强外源基因的翻译效率，构建载体时一般要对基因进行修饰，主要考虑三方面内容：添加5‵-3‵-非翻译序列，优化起始密码周边序列，对基因编码区加以改造
3、消除位置效应 当外源基因被移人受体植物中之后，它在不同的转基因植株中的表达水平往往有很大差异。这主要是由于外源基因在受体植物的基因组内插入位点不同造成的。这就是所谓的"位置效应"。为了消除位置效应，使外源基因都能够整合在植物基因组的转录活跃区，在目前的表达载体构建策略中通常会考虑到核基质结合区以及定点整合技术的应用。 一种可行的途径是采用定点整合技术，这一技术的主要原理是，当转化载体含有与寄主染色体同源的DNA片段时，外源基因可以通过同源重组定点整合于染色体的特定部位。实际操作时首先要分离染色体转录活性区域的DNA片段，然后构建植物表达载体。在微生物的遗传操作中，同源重组定点整合已成为一项常规技术，在动物中外源基因的定点整合已获得成功，而在植物中除了叶绿体表达载体可实现定点整合以外，细胞核转化中还很少有成功的报道。
4、构建叶绿体表达载体 为了克服细胞核转化中经常出现的外源基因表达效率低，位置效应及由于核基因随花粉扩散而带来的不安全性等问题，近几年出现的一种新兴的遗传转化技术--叶绿体转化，正以它的优越性和发展前景日益为人们所认识并受到重视。到目前为止，已在烟草、水稻、拟南芥、马铃薯和油菜（侯丙凯等，等发表）5种植物中相继实现了叶绿体转化，使得这一转化技术开始成为植物基因工程中新的生长点。
5、定位信号的应用 上述几种载体优化策略主要目的是提高外源基因的转录和翻译效率，然而，高水平表达的外源蛋白能否在植物细胞内稳定存在以及积累量的多少是植物遗传转化中需要考虑的另一重要问题。
近几年的研究发现，如果某些外源基因连接上适当的定位信号序列，使外源蛋白产生后定向运输到细胞内的特定部位，例如：叶绿体、内质网、液泡等，则可明显提高外源蛋白的稳定性和累积量。这是因为内质网等特定区域为某些外源蛋白提供了一个相对稳定的内环境，有效防止了外源蛋白的降解。
6、内含子在增强基因表达方面的应用 内含子增强基因表达的作用最初是由Callis等在转基因玉米中发现的，玉米乙醇脱氢酶基因（Adhl）的第一个内含子（intron 1）对外源基因表达有明显增强作用，该基因的其他内含子（例如intron8,intron9）也有一定的增强作用。后来，Vasil等也发现玉米的果糖合成酶基因的第一个内含子能使CAT表达水平提高10倍。水稻肌动蛋白基因的第三个内含子也能使报道基因的表达水平提高2～6倍。至今对内含子增强基因表达的机制不不清楚，但一般认为可能是内含子的存在增强了mRNA的加工效率和mRNA稳定性。Tanaka等人的多项研究表明，内含子对基因表达的增强作用主要发生在单子叶植物，在双子叶植物中不明显。
7、多基因策略 迄今为止，多数的遗传转化研究都是将单一的外源基因转入受体植物。但有时由于单基因表达强度不够或作用机制单一，尚不能获得理想的转基因植物。如果把两个或两个以上的能起协同作用的基因同时转入植物，将会获得比单基因转化更为理想的结果。这一策略在培育抗病、抗虫等抗逆性转基因植物方面已得到应用。
【参考文献】 《植物基因工程技术研究进展》（梁小友 米景九） 《植物基因工程的克隆载体》 （吴乃虎 黄美娟） 《植物基因工程表达载体的改进和优化策略》（中国价值网） 中国生物工程杂志第24 卷.
