植物叶绿体基因工程发展探析(一)
植物叶绿体基因组演化与物种进化历程的探究
植物叶绿体基因组演化与物种进化历程的探究植物界是自然界中最为丰富多样的一个群体，其中的物种数量已经超过30万个，从单细胞蓝藻到高等植物，种类繁多。
它们的演化历程经历了数十亿年的变化，其中酶类、DNA序列、细胞结构、生理特征以及中心区域的核心基因组等都不断发生着变化，这些变化为植物的发展提供了可能。
其中，植物叶绿体基因组在植物演化中的历程中有着极其重要的地位，本文对植物叶绿体基因组演化及其在物种进化历程中的应用进行探究。
一、植物叶绿体基因组的结构与演化植物叶绿体基因组是植物细胞内一个较为独立的基因组，该基因组基本上由一条大小约为120-160 kb的圆形DNA分子组成，其绝大部分呈现为基因部分和非编码区域两大类，相对于其它真核生物的基因组，植物叶绿体基因组的基因间无多余序列，在基因的编码区域中缺少显著的剪接异构体。
同时，该基因组内部具有多个不同形态的大小变异区，这些变异区位于基因组的两个不同区域，分别是SC和IR。
其中，SC为单一拷贝区域，而IR则包含有与SC相同的序列重复，一般所说的"大单拷贝"和"小单拷贝"区域就是指IR内的两个区域。
植物叶绿体基因组的演化既涉及到基因内的进化史，也涉及到基因组的进化史。
具体来说，从进化角度来看，植物叶绿体基因组的演化可以分为以下几个阶段。
首先是叶绿体的来源与演化，从蓝藻开始，在地球演化史上的基因质水平转移到了一些有光合作用的真核生物，包括红藻、褐藻和绿藻，形成了原始植物叶绿体。
接着，随着植物的进化，在其过程中形成了一些不同类型的叶绿体基因组，例如十字花科的多倍体成为了叶绿体的基因重复，而某些隐花植物则失去了一些叶绿体基因。
二、叶绿体基因组在物种进化历程中的应用叶绿体基因组在物种进化中的应用，主要表现为：(1) 系统发育中叶绿体DNA作为系统发育研究的依据；(2) 叶绿体DNA序列多样性在种群遗传学研究中的应用；(3) 对植物中遗传稳定性的评价；(4) 对生态学中物种的特定技能和分布的研究。
叶绿体基因组的进化与功能研究
叶绿体基因组的进化与功能研究叶绿体基因组是植物细胞中的一个特殊的DNA分子，在维持植物生长发育和能量代谢等方面起着重要作用。
随着研究的深入，科学家们发现，叶绿体基因组的进化过程中存在着许多有趣的现象，这些现象不仅有助于深入理解叶绿体的演化历程，还能够启示我们对生物多样性的探索。
叶绿体基因组的结构和功能叶绿体基因组通常由大约120个基因组成，其中包括了编码生物合成和代谢途径所需蛋白质的基因和编码RNA和其他RNA分子所需基因。
与细胞核DNA不同的是，叶绿体基因组一般呈线性结构，大小在100-200kb之间，通常存在于植物膜内的细胞器中。
叶绿体基因组在植物生长发育以及能量代谢中发挥着重要的作用。
在光合作用中，叶绿体通过与其他细胞器协作，将太阳能转化为化学能，为植物提供所需的能量。
此外，叶绿体还能够合成植物所需的肽链和脂质等分子，这些分子对于植物的生长发育具有重要的影响。
叶绿体基因组的进化过程叶绿体基因组的进化历程中发生了很多有趣的现象。
其中最引人注目的就是，叶绿体基因组的演化速度远快于核基因组的演化速度。
这是因为，叶绿体基因组通常存在于单倍体状态，而且维护叶绿体遗传物质的复制和修复机制相对简单，使其演化速度更快。
在叶绿体基因组的演化过程中还出现了一种称为基因水平转移的现象。
基因水平转移是指，由于叶绿体与环境之间的相互作用，可能会导致某些微生物或植物物种中的叶绿体基因组中的某些基因被转移到其他物种的叶绿体基因组中。
这一现象在植物进化中发挥了重要作用，对植物多样性的形成和维持起着重要的作用。
叶绿体基因组的功能研究叶绿体基因组的功能研究是当前生物学研究的热点之一。
通过研究叶绿体基因组的结构和功能，在深入理解其生物学作用的基础上，为生物科学的发展提供了重要的理论基础。
近年来，人们通过基因改造技术探究叶绿体基因组的功能，在植物栽培和制药等领域得到了广泛应用。
例如，利用基因改造技术，人们可以对叶绿体基因组进行编辑或替换，以增强植物的抵抗力，提高农作物产量，同时还可以利用叶绿体基因组在药物生产中的潜力，开发出更加安全和高效的药物和疫苗等。
叶绿体基因编辑技术的研究与应用
叶绿体基因编辑技术的研究与应用叶绿体是植物细胞中一种重要的细胞器，其内含有多种基因，与植物细胞的生长和发育密切相关。
近年来，随着基因编辑技术的出现和不断发展，叶绿体基因编辑技术也开始引起科学家们的广泛关注和实验研究。
那么，叶绿体基因编辑技术有哪些优点？其应用将会带来哪些改变？一、叶绿体基因编辑技术优点1. 高效性与其他基因编辑技术相比，叶绿体基因编辑技术具有更高的编辑效率和成功率。
通过叶绿体基因编辑技术，不仅可以实现点突变，还可以通过插入或替换DNA序列来修改植物叶绿体的基因组。
2. 稳定性叶绿体基因组一般不会发生杂合现象，具有很高的稳定性。
此外，叶绿体基因编辑技术也可以实现基因组的整体转移，使转移的基因组稳定地存在于叶绿体中。
3. 生物安全性叶绿体基因组与植物常规基因组相互独立，不会通过杂交等方式传递给其他物种，因此具有很好的生物安全性。
二、叶绿体基因编辑技术应用前景1. 提高农作物的产量和品质随着人口的增长和城市化的加速，粮食安全问题越来越受到全球的关注，而叶绿体基因编辑技术的出现为解决食品安全问题提供了新的途径。
通过利用叶绿体基因编辑技术，可以增强植物光合作用的效率，提高农作物的产量和品质。
例如，利用叶绿体基因编辑技术对水稻叶绿体基因进行编辑，可以增加其光合作用效率，提高水稻的产量。
2. 抗病、抗虫特性的改善叶绿体基因编辑技术可以针对植物抗病、抗虫等方面进行编辑，如将病菌生长所需的基因断裂或删除，从而提高植物的抗病、抗虫特性。
此外，叶绿体还可以通过叶绿体基因的编辑来调节一些植物药用成分的产生，为新药物的研究提供帮助。
3. 抗氧化剂的提取和利用叶绿体中含有大量的抗氧化剂，如维生素E、β-胡萝卜素等。
利用叶绿体基因编辑技术，可以增加和提取抗氧化剂，用于医药和农业等领域。
4. 生态环境修复利用叶绿体基因编辑技术可以实现对植物生物光合和碳循环过程的操作和改变，可以修复环境中的一些有害物质，如重金属污染和有害气体等。
叶绿体基因工程的特点
叶绿体基因工程的特点叶绿体基因工程是一种重要的生物技术，通过对叶绿体中的基因进行改造和调控，可以实现对植物的遗传特性的改变。
叶绿体作为植物细胞中的一个重要器官，具有自主复制、高表达能力和遗传稳定性等特点，因此成为了基因工程的理想载体。
叶绿体基因工程在农业、生物能源和药物生产等方面具有广泛的应用前景。
1.高表达能力叶绿体中存在着大量的基因副本，因此可以实现高水平的基因表达。
相比之下，细胞核基因工程常常受到基因拷贝数的限制，表达水平较低。
叶绿体基因工程能够通过调控叶绿体基因的表达来实现高效率的蛋白质合成，从而提高产量和纯度。
2.遗传稳定性叶绿体具有自主复制的能力，其遗传物质在细胞分裂中能得到保持和传递。
相比之下，细胞核中的基因常常存在较高的突变率和体细胞重组现象。
叶绿体基因工程利用叶绿体自身的复制机制，能够确保外源基因的稳定遗传，从而增加了转基因植物的可靠性。
3.耐药性叶绿体基因工程通常利用了植物叶绿体中的耐药基因作为筛选标记。
通过引入耐药基因，可以在培养基中加入相应的选择剂，筛选出获得外源基因的转基因植株。
这种筛选方式相对简便，有效地排除了无法转化的植株，提高了基因转化的效率。
4.转基因传播叶绿体基因工程可以通过杂交或胚胎转移等方式将转基因特性传递给后代。
基因在叶绿体中的稳定遗传性质确保了转基因特性在后代中的稳定表达。
通过这种方式，可以实现对某一物种或品系的大规模遗传改良，从而在农业生产和种质资源的保存等方面具有重要意义。
叶绿体基因工程以其独特的特点和应用前景成为了生物技术领域的研究热点之一。
随着技术的不断发展和完善，叶绿体基因工程有望在农业生产、生物能源和医药领域等方面发挥重要作用，为人类的生活和健康带来更多的福祉。
叶绿体基因工程是通过改变叶绿体中的基因组来实现特定目的的一种遗传工程技术。
以下是叶绿体基因工程的几个主要特点：叶绿体基因工程具有高效的特点。
由于叶绿体在细胞中的丰富数量和进行自我复制的能力，叶绿体基因工程可以在较短的时间内实现目标基因的稳定表达。
叶绿体基因编辑技术的研究与应用
叶绿体基因编辑技术的研究与应用植物是地球上最重要的生物之一，除了能够提供氧气和食物外，还能够对环境起到重要的调节作用。
叶绿体作为植物细胞中重要的器官之一，不仅是光合作用的场所，还可以合成许多重要的物质，如色素和激素。
随着科技的不断发展，人们开始关注如何通过基因编辑技术来改善植物的性状和品质，而叶绿体基因编辑技术便成为了一个备受关注的领域。
一、叶绿体基因编辑技术的原理叶绿体基因编辑技术是指通过分子生物学手段，针对植物叶绿体内的基因进行定点突变、插入、删除或替换等操作的一种技术。
该技术可分为两大类：一种是基于鉴定位点的突变诱导，例如通过引入DNA的双链断裂和修复过程中引起的Insertion、Deletion和Substitution发生的错误，实现指定位点的突变；另一种是利用Cas9等核酸酶在一定长度DNA序列上引导RNA，并结合其内部的核酸水解活性，将目标DNA序列切割掉或者编辑掉实现基因编辑的目的。
二、叶绿体基因编辑技术的研究现状目前，叶绿体基因编辑技术已经被应用于多种植物物种，如拟南芥、水稻、玉米、番茄等。
其中，拟南芥是一个被广泛研究的模式植物，它的特点在于叶绿体基因组只有一个的圆形DNA，并且其生命周期较短，因此是叶绿体基因编辑技术研究的理想对象之一。
近年来，国内外的研究者们在叶绿体基因编辑领域开展了大量的研究。
例如，美国的Massachusetts Institute of Technology (MIT)大学的研究团队，利用改进的Cas9技术成功地编辑了拟南芥叶绿体中的rbcL，这也是首次在这一范围内实现了基因编辑。
此外，国内也有很多科研团队在这一领域中取得了一定的成果，比如中科院遗传发育所的研究员周建鑫团队，利用叶绿体基因编辑技术成功地抑制了拟南芥中的乙醛脱氢酶基因，从而使拟南芥叶片中的产乙醛量降低，这对于相关病症的治疗具有一定的潜力。
三、叶绿体基因编辑技术的应用前景1. 植物功能基因研究利用叶绿体基因编辑技术，研究人员可以选定目标基因进行编辑，从而实现对某些植物功能基因的研究，进一步揭示植物生长发育、代谢物合成等重要生物学过程的分子机制。
植物基因工程技术的发展与展望
植物基因工程技术的发展与展望植物基因工程技术是一种通过人工改变植物的基因组来引起植物性状变异和产生新的植物种类的技术。
随着生物技术的不断发展，植物基因工程技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。
本文将详述植物基因工程技术的发展历程，重点介绍植物基因工程技术的最新进展和发展方向，并分析其应用前景及限制因素。
一、植物基因工程技术的发展历程植物基因工程技术的发展经历了多个阶段。
20世纪70年代，科学家首次利用大肠杆菌细胞实现了外源基因的重组，成为基因工程技术发展的重要里程碑。
80年代初，科学家就利用哥伦比亚草（Arabidopsis thaliana）成功实现了植物基因工程，是植物基因工程技术发展的开端。
90年代初，利用病毒载体和农杆菌载体介导转基因成为植物基因工程的主要手段。
随着RNA干扰技术的出现和转基因技术不断改进，如今的植物基因工程技术已经取得了重大突破，其研究和应用范围也越来越广泛。
二、植物基因工程技术的最新进展（一）基因编辑技术CRISPR/Cas9技术是一种基于RNA-DNA相互作用的基因编辑技术，目前被广泛应用于植物遗传改造。
2019年，研究人员在四十多种植物中成功地应用了CRISPR/Cas9技术，通过直接靶向目标基因并引起DNA断裂，实现了植物的基因编辑。
此外，最新研究发现，CRISPR/Cas13技术也可以用于植物基因编辑，这一技术将为植物基因工程技术带来更多的应用前景。
（二）遗传改良遗传改良是植物基因工程技术的核心之一，其主要目的是改变植物的性状和特性。
例如，改变种子中的脂肪含量、改善植物的抗病能力和耐旱能力、增加果实的品质和数量等。
近年来，遗传改良技术通过优化基因表达和蛋白质功能，带来了诸多的改良植物品种。
例如，2006年，美国莫斯科大学的研究人员利用遗传改良技术，设计出一种抗病毒、耐旱、良好授粉等多种优良性状的麦饼稻草草这种农作物。
（三）析构性遗传改造析构性遗传改造（Gene Deletion）是将一个基因从基因组中彻底删除的技术，被认为是植物基因工程技术发展的新颖和有前途的方向。
植物基因工程的发展与应用前景
植物基因工程的发展与应用前景随着科学技术的不断进步和发展，现代生物技术得到了广泛应用。
其中之一的基因工程技术，一直是当今重要的研究领域。
在现代生物技术中，植物基因工程被广泛研究和应用。
本文将探讨植物基因工程的发展历程及其应用前景。
一、植物基因工程的发展历程1.1 基因工程技术的发展基因工程技术是研究基因的结构与功能，并通过以分子生物学技术为核心的技术手段，对基因进行操作和改造的一种生物技术。
自20世纪70年代以来，基因工程技术已经得到了快速的发展，并对生物、医药、农业、工业等领域产生了重要的影响。
1.2 植物基因工程的发展植物基因工程是将生物技术与植物育种相结合，旨在通过改造植物基因，创造出具有更高产量、更好品质、更强抗逆性等优势，从而为农业、环保等领域提供更多的资源。
20世纪80年代，植物基因工程进入了实践阶段。
通过转基因技术，外源基因（如杀虫基因、抗性基因等）被导入到植物基因组中，使植物产生特定的物质，或者增强植物的抗逆能力等。
1.3 植物基因工程的重要发现随着植物基因工程技术的不断发展，科学家们取得了一些重要的研究发现。
例如，随着DNA测序技术的不断革新和完善，可以针对某些植物基因进行特异性编辑，从而实现定向研究和开发。
此外，人们还发现对于分子生物学的应用，即使是高等植物的基因也可以很好地被编辑和研究。
二、植物基因工程的应用前景2.1 粮食生产方面的应用前景粮食是人们饮食的主要来源，因此粮食生产一直是各国农业生产的重要目标。
植物基因工程技术可以为粮食生产提供更多的解决方案。
例如，通过改造作物基因，可以增加作物的抗虫、抗病、耐旱、耐寒等性质，从而提高作物的产量。
同时，还可以通过设计不同的基因组合，使得植物在特定的环境下更好地生长，如通过设计源源不断且耐草药品的品种。
2.2 生态保护方面的应用前景随着人类对自然环境的破坏和破坏的程度加深，保护环境逐渐成为人们的共同关注。
植物基因工程技术可以为生态保护提供更强的支持。
叶绿体基因组结构和功能的研究进展
叶绿体基因组结构和功能的研究进展叶绿体是光合作用的场所，其基因组对植物的生长发育和适应环境有着重要的影响。
在叶绿体内的基因转录和翻译过程与细胞核内的有很大的不同，叶绿体基因组结构也有一定的特点。
本篇文章将简述叶绿体基因组结构和功能的研究进展。
一、叶绿体基因组的结构叶绿体基因组又称为质体基因组，其结构在一些方面与细胞核基因组是相似的。
从结构上来看，叶绿体基因组大小在10-20万个碱基对之间，其中大约100个基因编码不同功能的蛋白质。
然而，与核基因相比，叶绿体基因组在DNA序列的复制和转录等方面有着很大的不同。
比如，叶绿体基因组的DNA串联重复序列（IR）结构是中央IR（LSC）和边缘IR（SSC）组合而成，形成了一个环形的叶绿体基因组结构。
这种结构使得叶绿体DNA的复制和转录方式与核DNA有所不同，例如DNA复制只在一个DNA末端开始，通过与另一个端呈Y型互相配对来终止；而且DNA转录产生的RNA不仅被翻译成蛋白质，还会组成RNA转移体（rRNA），与核内的情况非常不同。
二、叶绿体基因组功能的研究1.适应性进化叶绿体基因组在植物进化中扮演着重要的角色。
许多有趣的研究揭示了叶绿体基因组适应性进化的机制，揭示出哪些区域和基因在植物进化过程中受到了正或负选择的影响。
据最近的研究表明，许多叶绿体基因组基因在趋近于荒漠的环境中发生了改变。
一些基因趋于缩小或消失，而其他基因则出现了正选择的改变，以便让植物适应更加恶劣的环境条件。
2.叶绿体基因编辑的研究叶绿体基因编辑是通过基因工程手段对特定的DNA位点进行编辑，从而改变叶绿体内的特定蛋白质和RNA分子的表达和功能。
这个技术被广泛用于植物基因改良和生物学研究。
叶绿体基因编辑最早是靠通过叶绿体转化产生转基因植物实现的。
最近，一些研究者通过利用TAL型或CRISPR/Cas系统来编辑叶绿体基因组来实现属于叶绿体DNA的遗传改良。
这样的基因编辑可以改变叶绿体DNA序列和功能，从而在植物的生长发育、光合作用及对环境的适应性中起重要作用。
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植物叶绿体基因工程发展探析(一)
摘要从叶绿体的概念、转化优点、转化主要过程及方法等方面概述了叶绿体基因工程的发展情况,介绍了叶绿体基因工程的应用,包括提高植物光合效率、合成有机物质、生产疫苗、增强植物抗性及在系统发育学中的应用等,并提出叶绿体基因工程存在的问题,对其未来发展进行了展望。
关键词植物叶绿体;基因工程;发展;应用;存在问题;展望叶绿体作为植物中与光合作用直接相连的重要细胞器,其基因组的功能也因此扮演着十分重要的角色。
1882年Straburger观察到藻类叶绿体能分裂并进入子代细胞;1909年Baur和Correns通过在3种枝条颜色不同的紫茉莉间杂交得出,质体是母本遗传的。
人们便开始对叶绿体遗传方面产生了浓厚的兴趣1]。
1988年Boynton等首次用野生型叶绿体DNA转化了单细胞生物衣藻突变体(atPB基因突变体),使其完全恢复光合作用能力,标志着叶绿体基因工程的诞生2]。
叶绿体基因工程作为一种很具有发展前景的植物转基因技术,在植物新陈代谢、抗虫性、抗病性、抗旱性、遗传育种等方面都将有着越来越重要的意义。
1叶绿体基因工程概述
1.1叶绿体简介
叶绿体是植物进行光合作用的重要器官,是一种半自主型的细胞器,能够进行自我复制,含有双链环状DNA。
叶绿体DNA分子一般长120~160kb。
叶绿体DNA有IRA和IRB2个反向重复序列(分别位于A链和B链),两者基因大小完全相同,只是方向相反,它们之间有1个大的单拷贝区(大小约80kb)和1个小的单拷贝区(大小约20kb)。
1.2叶绿体基因组转化优点
叶绿体基因具有分子量小、结构简单、便于遗传的特点,故相对于传统的细胞核遗传更能高效表达目的基因,这是因为叶绿体基因本身拥有巨大的拷贝数3]。
叶绿体基因可实现外源基因的定点整合,避免位置效应和基因沉默;遗传表达具有原核性;安全性好,叶绿体属于母系遗传,后代材料稳定;目的基因产物对植物的影响小。
利用叶绿体基因转化的这些优点,可以加快育种速度和效率,节约育种时间。
1.3叶绿体转化的主要过程
叶绿体转化过程通常分4步:一是转化载体携带外源目的基因通过基因枪法或其他转化体系导入叶绿体;二是将外源表达框架整合到叶绿体的基因组里;三是筛选具有转化的叶绿体细胞;四是继代繁殖得到稳定的叶绿体转化植物4]。
1.4叶绿体转化的主要方法
依据叶绿体转化的主要过程,生物学家相应地研究若干种叶绿体基因转化的方法,其中常用的叶绿体转化方法:一是微弹轰击法。
将钨粉包裹构建完整的质粒载体,用基因枪轰击植物的各种组织、器官,然后对重组叶绿体进行连续筛选,不断提高同质化水平,最后获得所需的转基因植株5]。
二是农杆菌T-DNA介导的遗传转化法。
将外源目的基因、选择标记基因等构建到农杆菌的Ti质粒上,然后通过与植物组织或器官共培养,最后把所需外源基因转化到叶绿体并获得表达。
三是PEG处理法。
只需将构建好的质粒(含外源基因、标记基因、同源片断、启动子、终止子等)在一定的PEG浓度下与植物原生质体共培养。
2叶绿体基因工程的应用
2.1提高植物光合效率
植物的光合效率非常有限,太阳能的很小一部分可以转化为植物所需要的能量,从而转变为人类需要的产品。
植物光合效率取决于Rubisco酶的丰富度。
Rubisco酶一方面可以制造可溶性蛋白,另一方面也可以限制CO2合成。
人们可以通过2种直接的方法提高光合速率:一是加速酶催化的循环过程;二是提高酶的特性,减少光呼吸浪费的能量6]。
很多科学家正试图通过提高Rubisco酶来提高植物的光合效率,而其中拟南芥和水稻的定点整合试验取得了重大突
破,证明叶绿体基因工程是生产高光合效率作物植物的最有价值的方法。
2.2合成有机物质
由于叶绿体型转基因植物具有环境安全性好、底物丰富、产物区域化等优点,已被越来越多的人关注,并成为工业化生产特定有机物质的可靠场所。
例如,有科学家已发明了用叶绿体基因工程表达聚3-羟基丁酸酯合成相关基因的方法。
聚3-羟基丁酸酯及其他类型的聚3-羟基链烷酸酯同属于聚酯类物质,是自然界中多种细菌的碳源及能源储备物。
具有生物可降解性,如取代化学合成塑料将能从源头解决塑料废弃物引起的“白色污染”。
其通过构建了含phbB、phM、phbC和aadA基因表达盒的叶绿体整合及表达载体,通过基因枪轰击法转化烟草。
Northem点杂交、RT-PCR分析结果表明,叶绿体型转基因植株中目的基因在转录水平的表达明显高于核转化植株中相应基因。
2.3生产疫苗
人类治疗用蛋白质可以在叶绿体中实现表达,表达效率取决于外源基因的整合位点,增强转录和翻译的调控元件以及外源蛋白的稳定性等。
人类已经在用叶绿体基因生产疫苗方面开展了卓有成效的工作。
例如,范国昌等将甲型肝炎病毒VP3P1区和丙型肝炎病毒C区融合,并导入到衣藻叶绿体基因组中,融合蛋白得到高效表达,且具有双抗原活性。
而霍乱病毒蛋白B(CTB)抗原CTB已经在叶绿体中转化成功,预示着转基因植物疫苗的可商业化前景。
Tregoning等将TetC基因在烟草叶绿体基因组进行表达,为了增加mRNA的稳定性及在烟草叶片内表达的可行性,他们将基因进行了密码子优化,分别表达了未经改造的富含AT(72.3%AT)和人工合成的富含GC(52.5%AT)的基因,TetC-AT和TetC-GC的表达量分别为总可溶蛋白的25%和10%。
2.4在植物抗性方面的研究
在抗虫性方面,Kota和Cosa分别于1999年、2001年将BTCryZAaZ基因转入烟草叶绿体,前者可100%杀死4000多倍抗性的抗性虫,后者报道BT表达量达46.1%。
在抗逆性方面,人们通过编码SOD、APx等酶的基因已经转入到烟草、苜蓿、马铃薯、棉花的叶绿体中,提高了植物的耐氧化能力,从而提高了植物对环境胁迫的耐受能力。
2.5叶绿体基因组在系统发育学上的应用
叶绿体在系统发育学上的优点:一是叶绿体基因组是仅次于核基因组的第二大基因组,为比较研究提供了一个较大的数据基础;二是叶绿体DNA的核酸置换率适中,在应用上很有价值。
然而,用叶绿体DNA研究系统发育也存在着明显的不足:一是叶绿体基因组是母性遗传的,因此并不能单靠叶绿体基因组来解释居群间的杂交现象;二是虽然有越来越多的叶绿体DNA被用作分子标记来研究类群间的系统发育关系,但只有将这些分子片段提供的信息与其他的分子片段信息、传统的形态及生理特征结合起来获得更多的信息,才能更接近系统发育的本来面目。
2.6叶绿体基因在消除环境忧虑问题上的前景
当今最为普遍的问题就是外源基因从转基因作物到杂草的逃逸,这一逃逸主要是通过花粉的扩散,产生超级杂草或产生和其他作物之间的基因污染,对环境极为不利。
叶绿体基因工程产生的基因逃逸现象的风险远远低于核转化作物,因为大多数作物中的质体DNA都是母系遗传,这样就可以避免作物和作物、作物和杂草之间的杂交,消除人们对基因污染的忧虑。