医学微生物学名词解释 质粒名词解释微生物( 三 )


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构建重组质粒的步骤:1. 获取含有质粒的菌株;2. 提取质粒并用相应的酶剪切质粒;3. 外源基因连接到剪切后的质粒,构建重组质粒;4. 重组质粒转入新的菌株;5. 新的菌株获得新的性状 。(来源:
http://eschool.iaspaper.net/what-is-genetic-modification/the-process-of-genetic-engineering/)
根癌农杆菌致瘤质粒(tumor-inducing plasmid,简称Ti质粒)的发现具有划时代意义,引导人类进入转基因技术时代 。Ti质粒是存在于根癌农杆菌细胞拟核区之外的能自主复制的双链环状DNA分子 。1977年,比利时分子生物学家马克·万·蒙塔古(Marc Van Montagu)和约瑟夫·舍尔(Jozef Schell)证实,这种Ti质粒能将外源基因整合到宿主植物的基因组中,产生优良性状,如抗病虫害、抗盐碱、耐除草剂、延长果蔬贮存期等,利用这一过程还可生产药物、抗体、疫苗等 。
与Ti质粒相关的应用中,最引人注目的是转基因食品 。从理论上讲,人类可以通过Ti质粒转化手段,按照自己的意愿改造植物,得到所需要的食品 。事实上,自从1983年科学家将来自细菌的氯霉素抗性基因转入烟草中,并获得世界上第一例转基因植物开始,人类就没有停止转基因食品的研制 。越来越多的转基因食品走出实验室,走进人们的生活,如转基因大豆、转基因马铃薯等 。
以转基因马铃薯为例,科学家将含有抗旱相关基因的DNA片段通过PCR技术进行体外扩增,合成之后利用各类酶剪切DNA片段,再把产物拼接于Ti质粒多克隆位点处,得到重组质粒 。重组后的质粒通过根癌农杆菌介导,侵染马铃薯愈伤组织,作物即可获得外源抗旱基因,从而表现出耐旱性 。

医学微生物学名词解释 质粒名词解释微生物

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转基因马铃薯培育步骤:1. 获取Ti质粒;2. 获取目的基因;3. 构建重组质粒;4. 根癌农杆菌介导转化侵染薯块;5. 形成愈伤组织;6. 愈伤组织发芽成苗;7. 试管苗结薯;8. 结成的小薯种入大田无性繁殖;9. 形成具有目的性状的马铃薯 。(作者制图)
争议与前景
从诞生的一刻起,围绕转基因食品的争议就从未停息 。虽然还没有任何证据表明转基因食品会对人体健康造成危害,但是对于基因操作过程中可能发生的意想不到的变化,以及其对于健康和环境的长期影响,目前科学研究还不够深入 。因此,很多国家和地区,如美国、英国、法国、澳大利亚、新西兰等,都制定了相应的法律法规,对转基因食品进行标注和严格管控 。
与此同时,随着克隆技术的不断发展,质粒的“魔力”也越发得以施展,人工构建的质粒DNA序列的克隆、扩增、表达及保存得到了广泛的应用 。2017年,世界上首对体细胞克隆猴“中中”“华华”诞生,标志着我国在非人灵长类疾病动物模型研究中处于国际领先地位 。这种依托质粒载体的无性克隆体系,加速了针对多种脑疾病(阿尔茨海默病、自闭症等)以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药研发进程 。
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体细胞克隆猴“中中”和“华华”日常生活状态(来源:中科院脑科学与智能技术卓越创新中心)
质粒虽然是微生物细胞中的极为微小的组分,但是在生物学的发展中具有十分重要的作用和远大的前景[7]。它像一把钥匙,打开了基因的“魔盒”,既为人类带来健康和福祉,又可能引发灾祸与战争 。在生物技术迅猛发展的今天,我们只有利用好这把双刃剑,才能让质粒继续造福人类,推进社会的可持续发展 。