＂外源基因清除＂技术(Gene-Deletor)原理、特点及其潜在应用前景

"外源基因清除"技术(Gene-Deletor)是美国康涅狄格大学华裔教授李义领导的研究小组发展起来的,有望成为解决转基因植物环境安全性和食品安全性问题的有力工具。象计算机"卸载"应用软件一样,"外源基因清除"技术利用器官特异或诱导型启动子、重组酶及融合识别位点构建基因表达元件,能将转基因植物中的全部外源基因在完成其功能作用后自动地从花粉、种子和果实中彻底清除。最近,美国著名"社会技术"公司公布了未来20年对社会最具影响力、最有前景的技术创新领域一系列12个简报,其中第10个专题推介了"外源基因清除"技术。本文综述了"外源基因清除"技术的原理和技术优点,介绍并讨论了李义对该技术在作物有性繁殖中的应用以及在解决食品安全性问题上的应用方略。

利用番茄果实特异启动子E8改造‘外源基因清除’的表达载体及转化金柑研究

利用"外源基因清除"技术(‘Gene-Deletor’),将外源基因从转基因金柑果实中彻底清除,可以达到用转基因作物生产出非转基因食品的目的。本研究利用引物pE8F和pE8R从樱桃番茄中克隆果实特异启动子E8,通过SalⅠ和SmaⅠ双酶切置换掉"外源基因清除"载体(pCambia-LF-polseed-FLP,简称Y-A)中的花粉、种子特异启动子PAB5,重新构造"外源基因清除"载体Y-A-E8,利用农杆菌EHA105介导转化实生态金柑,获得转化植株,并通过nptⅡ基因特异引物nptⅡ-F和nptⅡ-R PCR检测阳性转化植株。载体Y-A-E8 SalⅠ和SmaⅠ双酶切结果表明,E8启动子成功替换启动子PAB5,Y-A-E8经EHA105介导转化成功获得11株转化植株且PCR检测到6株为Y-A-E8转基因植株。研究结果可为"外源基因清除"技术在转基因金柑方面的应用提供参考。

叶片衰老诱导FLP重组酶删除转基因烟草外源基因的研究

【目的】"Gene-deletor"系统可实现转基因植物中外源基因的清除。为了研究该系统在转基因烟草中对清除外源基因的作用并最终创制不含外源基因的烟草新种质。【方法】以含有"Gene-deletor"系统的转基因烟株为材料,分析外源筛合报告选融基因Bar::GUS、重组酶基因FLP在不同叶龄叶片中的表达水平,同时通过观察转基因烟草花粉中GUS蛋白的表达活性,分析外源基因GUS在花粉中的删除情况。【结果】(1)相同叶龄不同转基因烟株叶片均表现出GUS活性和对除草剂草铵膦抗性,且3个转基因烟草株系中GUS活性和对除草剂抗性都表现出随着叶龄增大而降低的特点。(2)Real-time PCR和RT-PCR结果进一步证明外源Bar::GUS基因表达水平随叶片发育成熟持续下降,而外源FLP基因的表达水平则出现先增后降的变化趋势,在测定后期两者的表达量均达到最低,(3)花粉GUS组织染色结果表明,"明,色结果降的变化趋势,特系统诱导各转基因植株中花粉外源基因清除效率不同,平均清除率分别78.3%,54.7%和75.2%。【结论】在转基因烟草中,叶片衰老特异表达基因SAG12基因启动子驱动"动启动子驱动达基因,平均清系统(LoxP/FRT)的表达不仅可引起转基因植株叶片中外源基因的特异性清除,还能诱导花粉中外源基因的删除,该技术可为进一步创制培育不含外源基因的烟草新种质提供参考。

基于Gene-Deletor系统的安全复合性状转基因烟草研究

本研究利用农杆菌介导法将带有水稻花粉特异启动子籼稻花粉过敏原基因(OSIPA)启动子驱动的Gene-Deletor外源基因清除系统,水稻Os GA3ox2(D18)启动子驱动水稻Os GA2ox1基因,玉米Ubiquitin启动子驱动BAR::GUS融合基因为筛选标记基因以及水稻Actin1启动子驱动驱动抗虫Cry1Ab基因复合性状植物表达载体p GM626-D18-Os GA2ox1遗传转化三星烟草。通过GUS组织化学染色及PCR分子鉴定,获得了43株转基因烟草植株。结果表明,水稻OsGA2ox1基因在烟草中表达能降低转基因烟草植株高度,但不影响植株生殖生长。转基因烟草对烟草斜纹夜蛾幼虫具有抗性,可抑制烟草斜纹夜蛾幼虫的取食与发育。以50 mg/L的除草剂Basta处理野生型和转基因烟草离体叶片,发现BAR基因提高了烟草抗除草剂的能力。对12株转基因烟草T0代花粉外源基因清除效率进行研究,发现部分烟草株系外源基因清除可达到100%,其他未完全清除外源基因株系的清除效率介于42.84%~99.97%之间。

一种消除转基因植物潜在风险的新技术

多年来,科学家们一直为寻求解决转基因植物安全性问题的有效工具而不懈努力。美国康涅狄格大学华人科学家李义教授领导的研究小组,经过6年多的深入研究,在此领域实现了重大突破,2007年发表了"外源基因清除"技术(Gene-deletor)。该技术整合了Cre/LoxP和FLP/FRT双重组系统,用器官或组织特异启动子驱动FLP/Cre,在外源基因发挥功能之后,可将其从转基因植物的花粉、果实和种子中彻底清除,可有效防止转基因植物的外源基因向非转基因植物或杂草的逃逸,从而消除公众对转基因植物生态和食品安全的担忧。着重介绍了"外源基因清除"技术(Gene-deletor)的概念、作用机制及其潜在应用。