轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器

前言

　　目前全世界轉(zhuǎn)基因植物已獲得了超額利潤，每年達(dá)40億美元。根據(jù)國際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計和預(yù)測，全球范圍內(nèi)，1998年轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的銷售額為12億～15億美元，2000年達(dá)到30億美元，2005年可達(dá)80億美元，2010年將達(dá)到250億美元，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中的比例將越來越大。轉(zhuǎn)基因植物的研究與應(yīng)用，不僅是社會發(fā)展的要求，而且產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益是不可估量的。近10多年來，轉(zhuǎn)基因植物又有一個重要的發(fā)展方向，它就是轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器的研究和應(yīng)用?！　∞D(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器是指通過基因工程途徑、利用植物細(xì)胞、組織器官以及整株植物為工廠來生產(chǎn)具有高經(jīng)濟(jì)附加值的醫(yī)用蛋白（包括疫苗、抗體、藥用蛋白等）、工農(nóng)業(yè)用酶、特殊碳水化合物、生物可降解塑料、脂類及其他一些次生代謝產(chǎn)物等生物制劑的生產(chǎn)體系，故又稱“分子農(nóng)業(yè)（molecular-farming）”。但從廣義上講，不僅僅指經(jīng)基因工程改造的植物細(xì)胞、組織器官以及整株植物，也包括天然的植物，例如一些天然植物的次生代謝產(chǎn)物也具有重要的藥用價值。隨著新功能基因的分離、克隆以及各種農(nóng)作物高效表達(dá)技術(shù)平臺的逐步建立，將會有相當(dāng)數(shù)量的高新生物技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。這種“分子農(nóng)業(yè)”的出現(xiàn)及普及將會對全球現(xiàn)有的農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大影響。目前，已用于生物反應(yīng)器的植物有煙草、擬南芥、大豆、小麥、水稻、玉米、油菜、馬鈴薯、番茄、番木瓜、香蕉、苜蓿和柱花草等?！　”M管轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器仍存在一些問題尚待解決，但絲毫不影響其研究及產(chǎn)品開發(fā)的前景，更何況這些問題大多可望在不長時間內(nèi)得到解決。利用植物表達(dá)系統(tǒng)已成功地表達(dá)了多種具有生理活性的外源多肽，而且有些已經(jīng)進(jìn)行了人體和動物的試驗，其前景是可觀的。尤其是利用轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器研制動物可飼疫苗的研究應(yīng)該先行一步。今后應(yīng)該將重點(diǎn)放在胃、腸道傳染病研究上。因為從技術(shù)上容易獲得突破，從實際應(yīng)用上價值也最大。

內(nèi)容概要

轉(zhuǎn)基因植物作為生物反應(yīng)器是當(dāng)前國內(nèi)外在分子生物學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，目前已用于生產(chǎn)重要的藥用蛋白，如抗體、血液替代品和疫苗，并通過大規(guī)模種植生產(chǎn)許多種具有高經(jīng)濟(jì)附加值的高新生物技術(shù)產(chǎn)品，包括工農(nóng)業(yè)用酶、特殊碳水化合物（如改性淀粉、環(huán)糊精或糖醇）、生物可降解塑料、脂類（如特殊的飽和或不飽和脂肪酸）及其他一些次生代謝產(chǎn)物等生物制劑。本書分九章，分別對以上最新的研究成果進(jìn)行了綜述和總結(jié)，并對這一領(lǐng)域的研究進(jìn)展以及商業(yè)化前景作了展望。本書可作為分子生物學(xué)、生物技術(shù)等相關(guān)專業(yè)研究生的教材，也可作為從事本領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域研究的科技工作者的參考書。

書籍目錄

序前言第一章　轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器  第一節(jié)　轉(zhuǎn)基因植物的產(chǎn)生及其應(yīng)用    一、轉(zhuǎn)基因植物的概念    二、轉(zhuǎn)基因植物的研究和應(yīng)用概況    三、轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用領(lǐng)域    四、轉(zhuǎn)基因植物的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益　第二節(jié)　轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器基本原理    一、轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器的概念    二、國內(nèi)外研究概況    三、發(fā)展趨勢　第三節(jié)　轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器的應(yīng)用前景    一、應(yīng)用范圍    二、存在問題及解決策略    三、展望　參考文獻(xiàn)第二章　轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器的技術(shù)方法　第一節(jié)　轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器的構(gòu)建元件    一、功能基因的選擇及優(yōu)化重組    二、植物表達(dá)載體    三、用于轉(zhuǎn)基因的農(nóng)桿菌菌株　第二節(jié)　轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器的構(gòu)建技術(shù)    一、植物基因轉(zhuǎn)化受體系統(tǒng)    二、植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)方法    三、轉(zhuǎn)基因植物中外源基因的遺傳規(guī)律    四、轉(zhuǎn)基因植物鑒定方法    五、植物生物反應(yīng)器的產(chǎn)物活性分析技術(shù)　第三節(jié)　轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器的產(chǎn)品利用技術(shù)    一、轉(zhuǎn)基因植物的直接利用    二、表達(dá)產(chǎn)物的分離純化　　三、表達(dá)產(chǎn)物二次加工  參考文獻(xiàn)第三章　轉(zhuǎn)基因植物疫苗  第一節(jié)　概述    一、植物疫苗的優(yōu)點(diǎn)    二、植物疫苗的可行性    三、植物疫苗表達(dá)系統(tǒng)    四、植物疫苗接種使用途徑  第二節(jié)　植物口服疫苗黏膜免疫機(jī)理    一、黏膜免疫系統(tǒng)的組成    二、黏膜免疫的應(yīng)答機(jī)理  第三節(jié)　與人類相關(guān)的植物疫苗    一、人類病毒植物疫苗    二、人細(xì)菌植物疫苗    三、植物黏膜免疫佐劑    四、癌癥相關(guān)植物疫苗    五、免疫耐受植物疫苗  第四節(jié)　與動物相關(guān)的植物疫苗    一、口蹄疫病毒植物疫苗    二、豬病毒性腹瀉植物疫苗    三、新城疫病毒植物疫苗    四、犬細(xì)小病毒植物疫苗    五、牛輪狀病毒植物疫苗    六、兔出血癥植物疫苗    七、動物其他病毒植物疫苗  第五節(jié)　植物疫苗研究存在的問題  參考文獻(xiàn)第四章　轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)蛋白質(zhì)和多肽  第一節(jié)  國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢  第二節(jié)　生產(chǎn)蛋白質(zhì)和多肽的方法    一、農(nóng)桿菌等介導(dǎo)的核轉(zhuǎn)化系統(tǒng)    二、植物農(nóng)桿菌滲透及病毒瞬時高效表達(dá)系統(tǒng)    三、植物葉綠體高效表達(dá)系統(tǒng)    四、植物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)  第三節(jié)　蛋白質(zhì)和多肽生產(chǎn)的受體種類    一、葉片類作物　　……第五章　轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)糖類物質(zhì)第六章　轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)脂類物質(zhì)第七章　轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)次生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物（可降解塑料、生物堿等）第八章　植物生物反應(yīng)器下游技術(shù)第九章　轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和安全性評價附錄一　基因工程安全管理辦法附錄二　農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例　附錄三　農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法附錄四　轉(zhuǎn)基因食品衛(wèi)生管理辦法

章節(jié)摘錄

　　第一章  轉(zhuǎn)基因植物生物反應(yīng)器　　第一節(jié)　轉(zhuǎn)基因植物的產(chǎn)生及其應(yīng)用　　一、轉(zhuǎn)基因植物的概念　　轉(zhuǎn)基因植物（transgenic plant）是應(yīng)用重組DNA技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將外源基因?qū)胫参锛?xì)胞，并在其中整合、表達(dá)和傳代，從而創(chuàng)造出的新型植物。也就是說，利用植物基因工程技術(shù)對某種植物進(jìn)行定向改造，通過基因工程、細(xì)胞工程和育種工作，培育出具有新性狀的植物。　　隨著重組DNA技術(shù)的發(fā)展，已可將人、動物、植物、微生物的基因相互轉(zhuǎn)移，打破了物種之間難以雜交的天然屏障。轉(zhuǎn)基因技術(shù)只不過是利用現(xiàn)代生物、物理和化學(xué)等技術(shù)方法，把具有某種特性的基因定向?qū)似渌矬w內(nèi)，以產(chǎn)生人類所期望的結(jié)果。其可控性更強(qiáng)，時間也更短。過去的雜交育種技術(shù)，只能讓成千上萬個基因自然隨機(jī)交互作用，要得到一個較有優(yōu)勢的品種，往往需要10～12年或更長時間，效率很低。據(jù)了解，當(dāng)前人類所能利用的生物物種只占全部的20％～55％，很多生物資源人類無法直接利用。但通過轉(zhuǎn)基因的方法，可以將其遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移出來加以重組表達(dá)，這將極大地拓展人類對自然資源的利用。迄今已經(jīng)把具有實用價值的基因，如抗病毒、抗蟲、抗除草劑、改變蛋白質(zhì)組分、雄性不育、改變花色和花形、延長保鮮期等的基因，分別轉(zhuǎn)入煙草、馬鈴薯、棉花、番茄、大豆、苜蓿、矮牽牛等作物。因此，植物基因工程對未來農(nóng)業(yè)將產(chǎn)生不可估量的影響?！　∫话銇碇v，轉(zhuǎn)基因工作分為三個步驟：①從生物體中分離獲得所需要的基因，即DNA片斷。②通過載體將基因轉(zhuǎn)入到新細(xì)胞中，并使其與新細(xì)胞中染色體組DNA發(fā)生組合，即DNA的重組。③在篩選培養(yǎng)基上培養(yǎng)有外源基因的細(xì)胞或組織，使其產(chǎn)生正常健康的轉(zhuǎn)基因植物，通過有性繁殖將優(yōu)良性狀傳遞給下一代。要實現(xiàn)以上三步需要進(jìn)行的工作：①尋找目標(biāo)基因。從可能含有目標(biāo)基因的生物中，確定該生物體內(nèi)有哪些基因與其優(yōu)良性狀有關(guān)。

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