我国植物生物反应器的研究始于20世纪90年代初期,虽然在构建高效植物表达载体和培育转基因植物等主要技术环节上与国外相差无几,但在研究的广度和深度上与发达国家相比却存在很大差距。幸运的是,由于国家有关方面已意识到植物生物反应器的重要性,所以在制订“九五”计划时,选择了“利用转基因植物生产口服疫苗和生物可降解塑料”等4个研究课题作为探索性项目而予以资助。“九五”期末,已获得如下研究成果:
成果1
将乙型肝炎病毒包膜的蛋白基因导入马铃薯和番茄中,获得了高效表达该外源基因的工程植株,小鼠口服接种实验表明该重组抗原蛋白可诱导特异性的保护性抗体产生,已进入临床应用研究的前期准备阶段,相关转基因植物已进入环境释放阶段。
成果2
将产毒素大肠杆菌热敏毒素b亚基及定居因子CS6B抗原蛋白基因导入马铃薯中,获得了高效表达重组抗原蛋白的转基因马铃薯植株,小鼠的口服接种实验证实可诱导特异性保护抗体产生,相关转基因植物已进入环境释放阶段。
成果3
获得了口蹄疫流行株的基因文库及我国常发生的O型口蹄疫口服疫苗VP1基因,拥有相应的口蹄疫诊断技术和疫苗评价标准,已成功地利用TMV载体大量表达出与TMV外壳蛋白融合的多个口蹄疫病毒表面抗原小肽,可从100克烟草叶片中得到1-2克含口蹄疫病毒“OK1”株系抗原决定小肽(11肽和14肽)的融合蛋白。对模式动物豚鼠进行的免疫实验结果表明,这些融合蛋白小肽具有良好的免疫原性,可作为预防口蹄疫的安全的新一代基因工程疫苗。
成果4
建立了农杆菌介导的胡萝卜转化系统,已在烟草和胡萝卜中表达了CTB,霍乱毒素b亚单位(CTB)的表达量达到0.1%。通过在CTB基因前导入烟草病程相关蛋白PR1b的信号肽序列,使CTB在烟草中的合成量提高了20多倍,并通过一步亲和层析法从烟叶中提纯了CTB。
上述研究项目在立项前均已进行了专利查新工作,所涉及的基因、植物、外源基因转移方法和高效植物表达载体的构建等关键技术有自己的独创性。从事“863”计划和计划以外其他国内单位和个人为此都申请了国家发明专利,因此,这些研究成果拥有我国自主的知识产权。
通过“九五”的探索性研究,进一步缩短了我国与世界先进国家的技术差距。国外普遍应用的植物转基因技术在我国已成功应用,有些技术还为我国所独创,如花粉管通道转基因技术。国外尚在探索的新技术,如使用植物病毒作为瞬时表达载体实现基因高效表达,我国也在探索。因此,应当说我国在利用植物生物反应器技术上已有较好的基础。
在制订“十五”“863”计划时,国家进一步加大了在植物生物反应器研究方面的投资力度。其中“利用植物生物反应器生产动物口蹄疫、结核病等兽用疫苗”、“降钙素和人乳铁蛋白等功能蛋白植物生物反应器的研制”、“组织和器官特异性基因表达启动子研究及高效表达载体构建”、“高效转化系统的研究”和“外源蛋白在受体植物中高效和稳定表达机制的研究”等课题被列为重大课题而予以了资助。
利用转基因植物生产特殊饱和或不饱和脂肪酸、改性淀粉、环糊精或糖醇、次生代谢产物、工农业用酶制剂的市场潜力非常可观的。国内一些有识之士早已看出了这一点,通过自筹资金或采用国际合作方式开展了前期研究工作,并取得了令人瞩目的研究进展,如利用转基因玉米生产植酸酶,在加工成动物饲料添加剂后,可有效降低家畜排泄物中的磷含量,这对于降低水污染和保护生态环境方面很有意义。
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