植物基因工程在农业中的应用发展迅速,从1996~2001年,在短短的5年中,全世界转基因作物的种植面积就增长了30倍。我国转基因作物的种植面积也迅速增长,目前已位居世界第四。主要用于提高农作物的抗逆能力,(如抗除草剂、除虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等),以及改良农作物的平治和利用植物生产药物等方面。
动物基因工程是在20世纪80年代开始发展起来的,主要用于提高动物生长速度、改善畜产品的品质、生产药物和用转基因动物作器官移植的供体。以下是几点实例:
a.豆科植物固氮的功能涉及17个基因,分属于7个操纵子,现在已能把它们全部引入酵母菌,而且能正常复制,得到基因的产物蛋白质多肽,但不具备生物活性。
b.改造玉米胚乳蛋白质而使人畜营养必须的赖氨酸和色氨酸成分增加的工作也正在着手进行。
c.1983.把豆类的蛋白质基因引入了向日葵,培育出“向日豆”。还将动物蛋白基因转移给了马铃薯,希望培育出“肉薯”。
d.第二代遗传工程:基因定位致突变。主要是用定位致变或人工合成基因的方法。通过改变编码蛋白质基因中的DNA碱基次序,以达到定向改造蛋白质的性质,或创造出完全新型的蛋白质。
二、基因组测序、干细胞基因工程在医学上的应用
1.基因治疗和基因诊断
基因治疗是把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗继斌的目的。如对细胞癌变原理的研究,其一个重大突破是发现了原癌基因。人体基因分离,移植以及在整体动物中的表达技术日趋成熟,使得基因治疗研究的方法渐臻完善。已有报导,用带有正常基因的无害病毒在体外导入病人的骨髓细胞;再将这种带有重组正常的骨髓细胞送回患者体内,从而治疗某些酶缺陷造成的遗传疾病。基因治疗方法还在探索之中,而现在切实可行的是限制性片断长度的多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)的应用。
(1)原理:人类基因组中很多无害的碱基变化,可以产生或失去限制性酶切位点。新的切点可使RFL缩短,而切点的失去可使RFL增大。所以不同个体间,某种酶的RFLP也就可能不同。这种改变没有表型效应,但以共显性方式遗传。
(2)mtDNA的RFLP与群体分化起源,遗传距离
(3)RFLP与侦破
(4)产前诊断。如果根据遗传方式,能够证明某种严重遗传疾病是跟某一RFLP连锁的,那么就可以利用RFLP做产前诊断。
a用cDNA探针,寻找与致病基因连锁的RFLP。
b地中海贫血的基因诊断。图11-68. 地中海贫血症是不能产生β珠蛋白的一种重症贫血,是由于β珠蛋白基因部分缺失引起的。
c苯丙酮尿证是由于苯丙氨酸羟化酶(PH)基因异常引起的。通过RFLP连锁分析,做产前诊断。
2.基因制药
基因制药不仅具有独特的优势,发展速度也很快。20世纪80年代初,第一种基因工程药物——重组人胰岛素投放市场后,利用转基因的工程菌生产的药物已有60多种,包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。20世纪90年代以来,我国