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基因工程中标记基因的作用和筛选方法

作者:生命科学事业部时间:2019-11-02 12:42:00浏览1175 次

信息摘要:

目的基因的检测和鉴定分为分子水平和个体水平的检测。分子水平要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,采用目的基因探针利用DNA—DNA分子杂交;其次要检测目的基因是否转录出mRNA,采用目的基因探针利用DNA—mRNA分子杂交;最后还要检测目的基因是否翻译出蛋白质,采用抗体—抗原杂交。在个体水平的鉴定,不同的转基因采用的方法不同,比如,要鉴定转基因抗虫棉是否成功,需要做抗虫的接种实验。

基因工程中标记基因的作用是什么?
问:基因工程的步骤分四步:提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。这些步骤中没看到用标记基因啊,标记基因作用是不是对目的基因的检测和鉴定?

答:目的基因的检测和鉴定分为分子水平和个体水平的检测。分子水平要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,采用目的基因探针利用DNA—DNA分子杂交;其次要检测目的基因是否转录出mRNA,采用目的基因探针利用DNA—mRNA分子杂交;最后还要检测目的基因是否翻译出蛋白质,采用抗体—抗原杂交。在个体水平的鉴定,不同的转基因采用的方法不同,比如,要鉴定转基因抗虫棉是否成功,需要做抗虫的接种实验。

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从上述目的基因的检测和鉴定方法可知,目的基因的检测和鉴定没有用到标记基因。实际上将重组质粒导入受体细胞后是需要筛选的,这个筛选过程需要用到标记基因。因为将目的基因到入受体细胞时,不可能那么完美,会有一些导入成功,有的没有导入成功,这时候我们需要将导入目的基因的受体细胞选出来。举个例子,假如质粒中有抗青霉素抗性基因,那么没有导入重组质粒的细胞将不能在青霉素的培养基中生活,导入重组质粒的就可以。这样我们在培养基中加入青霉素,就可以杀死没有导入重组质粒的细胞,从而将导入了重组质粒的细胞给筛选出来了。所以标记基因的作用是:为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。即:鉴别和筛选含有目的基因的细胞。

如何选择和筛选转化体是研究人员在进行植物表达载体构建时需要考虑的一个重要问题。科学家们一直试图把转化体带上一个标记,从而便于选择和筛选。至今已建立了许多标记基因,并已插入各种转化载体中。

作为一种标记基因必须具备以下4个条件:
①编码一种不存在于正常植物细胞中的酶;
②基因较小,可构成嵌合基因;
③能在转化体中得到充分表达;
④检测容易,并且能定量分析。

为了有利于转化植物细胞的筛选,无论是一元载体系统还是双元载体系统,除目的基因外,植物表达载体通常携带有选择标记基因(selectable marker gene)。选择标记基因在转基因细胞中表达后,转化的植株由于具有抗性能够在相应的筛选压力下正常生长,而没有转化的植株则不能在筛选压力下正常生长。在植物转基因过程中,外源基因对于植物受体细胞的转化频率相当低,因此,为了从数量庞大的受体细胞群中得到真正转化细胞,必须使用合适的特异性选择标记基因。

选择标记基因的安全性问题是转基因植物安全性的首要问题,因此提高转基因植物标记基因的安全性已成为研究热点。目前提高转基因植物中选择标记基因安全性的策略主要有:
①采用非抗性的、无争议的生物安全标记基因或对抗性基因进行一定修饰;②在转化时使用标记基因,但获得转基因植株后采取措施将其剔除;
③利用无选择标记基因的直接转化系统。

基因组学技术在分子育种领域主要应用方向是分子标记辅助育种,传统的育种存在周期长,盲目性大等劣势,而通过基因组学技术可以大大改善这些劣势,育种中伴随着研究标记数量的发现、筛选、验证的过程,我们针对每个阶段介绍了相应的基因组学技术和平台,包括10X Genomics基因组测序、SNP定制芯片、AgriSeq靶向测序、IMAP等。

目前可以说是生物技术飞速发展的时代,单细胞测序技术、基因编辑技术和人工智能技术等都推动着分子育种向分子设计育种阶段跨越。博奥晶典也会不断地研发和引进最新的科学技术,为分子育种事业助力。

 


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