植物基因克隆技术的研究进展

植物基因克隆技术的研究进展

随着科学技术的不断发展，人类基因组计划的不断实施，世界生命科技工作者对于植物基因克隆技术的研究不断进步，近年来，我国在基因克隆技术领域也有了长足的进步，在玉米，小麦，大豆，水稻，拟南芥等植物中，已经克隆了许许多多与植物的产量、品质、抗性及农艺性状等相关的基因。文章主要从基因芯片技术，功能克隆、定位克隆、同源序列克隆、PCR擴增技术分别介绍基因克隆技术的现状以及研究进展。

标签：植物；基因克隆技术；研究

植物基因克隆技术在生命科学技术中扮演着越来越重要的角色，而植物基因克隆技术从传统意义上来讲可分为两种不同的方式。正向以及反向的遗传学方式，正向遗传学途径是一种很早的经典的克隆方法，通过研究突变表型性状进行克隆，包括了功能以及表型克隆等较为基本的克隆的方式；反向遗传学途径和正向遗传学途径截然不同，它是通过一些特殊的方法，获得遗传基因片段，然后经过一系列的定位，将之后所研究的基因逆向研究。如定位克隆，同源序列克隆等。除了这两种克隆技术外，随着社会发展，也有一些新的克隆技术产生。

1 基因芯片技术

基因芯片技术是电子克隆技术的典型代表，基因芯片又称DNA芯片、DNA微阵列，是以预先设计的方式将大量的基因探针固定在玻片、硅片等固相载体上组成的密集分子阵列。基因芯片技术类似于计算机的电子芯片技术，其具有高通量、微型化、连续化、自动化、快速和准确等特点。是一种随着人类基因组计划的进行而发展出的产物，这一发展使得人类对越来越多的微生物和动植物基因组取得了更长远的认识，对其的研究，是全人类对于基因组认识做出的不断地努力的成果，其中不乏许多典型的实例，用cDNA芯片技术对草莓、矮牵牛其基因是如何进行表达的进行研究，进而实现对转基因植物进行形状的观察及控制，可以更好的获悉分子对于基因表达是如何作用以及影响的也有利于获得更为优异更为良好的作物[1]。

基因芯片技术是一种新型的克隆技术，是科技创新和生命科学的很好的结合，代表着人类在基因的克隆方面进展和成就，解决了很多传统克隆不能解决的问题，也讲基因克隆技术引向一种新的思维模式。

2 功能克隆

功能克隆是人类采用最早的基因克隆策略，功能克隆技术从已知蛋白质的功能着手进行研究，其方法原理是先测知基因的编码蛋白质，利用它的信使RNA进行反转录成cRNA，再利用cDNA做探针，从基因组中获取基因本身，进而完成克隆。

功能克隆用于很多基因的克隆和分离，具有广泛的应用。生命科学工作者通过收集以及建立了天麻cDNA的染色体基因片段集合库， 利用以探针为载体的抗体将具有抗真菌能力的基因蛋白摘取出来，从而更好的利用抗真菌基因，使其对农业的生产起到不可或缺的作用。功能克隆是先进一个很常用的克隆方法，也是最基本的克隆方法，为人类在克隆领域的研究和发展做出了不可多得的贡献，也是人类对于基因海洋不断探索的最初体现，功能克隆的方法简便而实用，但是其具有致命的弊端，就是必须是已知的编码序列才可以进行有效的克隆，然后如今人类仍有很多位置的基因编码序列，所要克隆的基因也有大部分是位置的，所以功能克隆具有很大的限制性，这就有了之后的更多更为先进的克隆方法。

3 定位克隆

定位克隆是一种完全不同于功能克隆的克隆方法，很成功的克服了功能克隆对未知其基因片段无法克隆的局限性，其原理是根据待测基因在染色体上的表达位置不同而进行定位，从而克隆的方式，当某基因精确定位在染色体特定的位置之后，利用各种方法进行定位，从而达到克隆的目的。

定位克隆在植物基因克隆中起着重要的作用，近年来随着对其不断的研究，如今已经可以从番茄、甜菜、水稻、番茄、拟南芥、马铃薯等植物中分离了几十个重要的基因，对其大部分抗病基因基因进行克隆，使原本不抗病的基因片段具有抗病性，比如：拟南芥的RPS2、RPM1基因、抗霜霉病RPP5基因等，番茄的Mi基因[2]，小麦的抗线虫基因Cre，甜菜抗线虫基因Hsl[3]，水稻的Pi-b基因[4]，马铃薯的Gpa2基因等。定位克隆技术为基因克隆的发展做出了显著的贡献。解决了功能克隆在基因产物不明确的前提下进行克隆的问题，是基因克隆策略的又一进步的体现。

4 同源序列克隆

同源序列克隆方法是一种不同于传统克隆的方法，在一定意义上具有很大的优越性，克服了费时费力的问题，顾名思义，同原序列法是根据被克隆的基因其序列的同源性进行克隆的方法，比传统的克隆方法更具优势，此种克隆方法是基于已有的基因文库之上，又满足同源性的基础条件，从而可以利用基因库中已经掌握的基因探针进行克隆。如今随着不断探索和发展，已经有了诸多的应用，如：马铃薯、大豆、番茄、莴苣、水稻、小麦。

同源序列克隆的方法虽然更为简便，更容易操作，然后通过其结果基因序列片段和已知的抗病基因进行比较，仍发现一些问题，其相关性出现了三种不同的表现形式，也就是说，通过此种方法不一定会获得与抗病基因相关的基因，这就需要在克隆中在引物的设计PCR的检测，对于获得的RGA进行转基因的检验，从而判断其是否真的具有抗病性等方法进行筛选，从而使同源基因克隆的整个流程更为完善。

5 结束语

多年来，生命科学工作者们历经坎坷，经过不懈的努力创造和研究出上述的多种植物基因克隆的方法，这些方法各具特点，也都存在不同的优缺点，对生命科学的发展起到了巨大的作用，植物基因克隆技术的研究以及进展可以很大程度上促进人类基因组计划的进行，也为将来人类克服一切疑难的疾病，解决现今无法解决的问题起着非常重要的作用，生命科学关乎人类的兴衰，是民生之本，生物的基因就像一片海洋，人类已经迈出了坚实的步伐，但这些还是远远不够的，我们要做的仍然是持之以恒的努力，为整个人类做出更大的贡献。

参考文献

[1]舒群芳.植物基因克隆的方法和策略[J].植物学通报，1999，16（1）：80-85.

[2]Milligan S B， John B， Yaghoobi J， et al. The root nematoderesistance gene Mi from tomato is a member of the leucinezipper， nucleotide binding， leucine -rich repeat family ofplant genes[J]. Plant Cell， 1998， 10： 1 307-1 319.

[3]Cai d，Kleine m， Kifle S，et al. Positional cloning of agene fornematode resistance in sugar beet[J].Science，1991，275：832-834.

[4]李子银，陈受宜.水稻抗病基因同源序列的克隆、定位及表达[J].科学通报，1999，44（7）：727-733.