植物叶绿体基因工程的研究进展
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。
叶绿体基因功能与植物生长发育的关系研究
叶绿体基因功能与植物生长发育的关系研究植物是生命系统中最有活力的生物之一。
它们的生长发育过程是一个复杂的生物化学和生物物理学过程，其中许多关键的生化反应发生在植物叶绿体中。
叶绿体是植物细胞中非常重要的细胞器，也是含有叶绿素和其他色素咖啡因的绿色小颗粒。
除了光合作用之外，它还具有其他生理活动，例如色素合成、脂肪酸合成和氮代谢等。
当叶绿体发生问题时，将会对植物的生长发育产生负面影响。
因此，研究叶绿体基因功能与植物生长发育关系的重要性不言而喻。
一、叶绿体的基因组结构叶绿体的基因组大小通常在120-170 kb之间，这意味着叶绿体中的基因数量相对较少。
与病毒、细菌以及真核生物中包含上千个基因的基因组相比，这确实是一种奇怪的存在。
叶绿体基因组由环形DNA分子组成，其中包括大约120-130个基因，这些基因主要参与光合作用和蛋白质合成。
叶绿体基因组结构相对简单，这也为研究叶绿体基因的功能提供了一定的方便。
然而，这并不意味着叶绿体基因的研究是简单的。
二、叶绿体基因的功能叶绿体基因的功能主要涉及到两个方面：光合作用和蛋白质合成。
叶绿体中存在着许多复杂而精密的生化反应，这些生化反应是通过叶绿体的基因机制实现的。
光合作用是保证植物生长和生存的一项基本生物过程。
可以将光合作用分为两个主要部分：光能捕获和光反应。
光合作用的光反应发生在叶绿体膜的内壁上。
通过光反应，叶绿体能够将光合成成葡萄糖，以便植物能够利用。
蛋白质合成是叶绿体维持其生命活动的另一个基本过程。
叶绿体中存在着50多个核基因编码的蛋白质，另外还有100多个叶绿体基因编码的蛋白质。
这些蛋白质的合成使得叶绿体能够正常地进行生化反应，从而保证植物的生长和生存。
三、叶绿体基因和植物生长发育的关系叶绿体基因的种类、序列、结构对植物生长发育的影响是很大的。
叶绿体基因的不同功能作用使得植物生长发育的各个方面都得到了合理的保证。
叶绿体基因的研究不仅涉及到植物生理学、生态学和分子遗传学等多个学科领域，同时也涉及到植物的遗传改良和育种方面的应用。
叶绿体遗传转化系统及其应用进展
叶绿体遗传转化系统及其应用进展叶绿体是植物和一些原生生物的细胞器，它担负着光合作用的重要功能。
在叶绿体内含有自己的DNA和一系列的基因，这些基因编码了许多与光合作用相关的蛋白质和RNA。
叶绿体的遗传系统是一个独特的系统，与核基因的遗传系统有很大的不同。
在过去的几十年里，科学家们通过对叶绿体遗传转化系统进行研究和改良，取得了许多重要的进展。
本文将介绍叶绿体遗传转化系统及其应用进展，并探讨其在农业、医药和能源领域的潜在应用。
一、叶绿体遗传转化系统的基本原理叶绿体遗传转化是指通过基因工程技术改变叶绿体的遗传特性，使其具有某种特定的功能或性状。
叶绿体的遗传转化系统主要包括外源基因的导入、基因的表达和基因的稳定传递三个步骤。
在叶绿体遗传转化中，外源基因通常通过质粒转化或基因炮转化的方式导入到叶绿体内，然后在叶绿体基因组中进行整合和表达。
为了确保外源基因的稳定传递，通常还需要利用适当的筛选方法来筛选出含有外源基因的叶绿体。
在叶绿体遗传转化系统中，选择合适的载体和适当的转化方法对于成功的转化至关重要。
为了确保外源基因的表达和稳定传递，还需要合理设计外源基因的结构和表达元件，并选择适当的筛选标记基因进行筛选。
叶绿体基因组的特殊结构和复制方式也对叶绿体遗传转化系统的设计和应用提出了挑战，需要科学家们进行深入的研究和探索。
1. 农业方面叶绿体遗传转化系统在农业领域的应用是其最为成功和广泛的应用之一。
通过叶绿体遗传转化，科学家们成功地将一些抗病、抗虫、耐盐碱和耐旱等重要性状的基因导入到作物的叶绿体中，从而提高了作物的产量和抗逆性。
目前，叶绿体遗传转化的作物已经包括水稻、小麦、玉米、大豆等多种重要农作物，为改善农业生产提供了有力的支持。
2. 医药方面除了农业领域，叶绿体遗传转化系统在医药领域也有着广阔的应用前景。
通过叶绿体遗传转化，科学家们成功地将一些重要的药物基因导入到植物叶绿体中，从而实现了在植物中大规模生产药物的目标。
植物分子生物学和基因工程的研究进展
植物分子生物学和基因工程的研究进展随着科学技术的不断进步，植物分子生物学和基因工程的研究逐渐走向深入，为解决各种现实问题、改善人类生活做出了巨大的贡献。
一、植物分子生物学的发展植物分子生物学是研究植物的基因、DNA、RNA、蛋白质及其相互作用等分子水平的学科。
对于人类来说，在人类农业中发挥着不可或缺的作用，它可以帮助我们更好地改善农业生产、保护环境，提高食品质量。
1. 转基因技术的广泛应用转基因技术，也称遗传工程技术，是通过对植物DNA的操作使其产生一些特殊的性状，实现对植物生长过程的控制和改变。
转基因技术已经被广泛应用于植物栽培中，例如通过调整作物免疫系统提高作物抗病能力，提高粮食产量和食品品质。
另外，还能通过改变植物细胞壁的结构，提高其对重金属和化学污染的抵抗力，使不适宜栽培的荒芜土地变成可耕作土地。
2. 分子标记技术的应用分子标记技术是指通过分别在基因上添加特定的标记，利用分子生物学方法研究基因分布和发育等相关问题。
随着施肥技术和农艺水平的提高，现代农业对于植物吸收和利用养分的高效率越来越高，而分子标记技术为实现这一目标提供了可能。
二、基因工程的发展基因工程是指通过改变或替换植物基因，使其具有改变植物性状的能力。
基因工程目前在医学、农业领域得到了广泛的应用，尤其是在育种和疾病治疗方面有着重要的意义。
1. 基因剪切技术的突破基因剪切技术是指通过人工干预植物中RNA的剪接，改变mRNA的结构、组成和功能，从而诱导植物产生特殊的基因表达状态。
这种技术通常用于通过改变性状来增加植物抗性、增强植物光合作用、提高产量等目的。
2. 代谢工程技术的革新代谢工程技术是指通过基因表达在植物中产生新的代谢途径，从而获得新的代谢产物。
代谢工程技术的革新能够帮助我们生产更多、更高质量的产品，如高紫根素、萜类化合物等。
总之，植物分子生物学和基因工程的研究是一个充满活力、充满生机的领域，它所取得的进展，不仅能够改善人类生活，也能对抗各种环境污染和疾病造成的威胁。
分子生物学中的叶绿体基因组研究
分子生物学中的叶绿体基因组研究随着科技的不断发展，人类对于自身和世界的认识也不断加深。
分子生物学作为一门新生科学，致力于探究生命的本质和机制，为我们解开了生命奥秘的一扇扇神秘大门。
在分子生物学中，叶绿体基因组研究是一个重要的分支领域。
本文将从多个角度探究叶绿体基因组研究的意义、意义、应用及研究进展。
一、基因组与叶绿体基因组的关系基因组是生物体内所有基因序列的集合体。
人类和其他有核细胞生物体的基因组都位于细胞核内，由DNA编码各种蛋白质，最终组成生命体的各种生物功能。
而叶绿体基因组则是植物细胞中的一个重要组成部分，包含着叶绿体内所有蛋白质的基因序列。
与细胞核基因组不同，叶绿体基因组通常呈环状结构，以及缺少histone，其中包含的基因数量也要少得多。
但正是因为叶绿体基因组的特殊性质，使得其被广泛研究并得到了重要的进展。
二、叶绿体基因组研究的意义与应用(一)进化研究由于叶绿体基因组在物种间的遗传变异率较高，其对进化研究有着非常重要的作用。
科学家通过对不同物种叶绿体基因组进行比较分析，可以有效地确定不同种群之间的亲缘关系，研究物种起源、分化和进化过程，描述生物界的分类系统。
例如，研究叶绿体DNA的基因序列可以揭示生物在进化过程中的适应性变化，揭示物种的起源和演化轨迹。
(二)农业应用对叶绿体基因组的研究对于农业发展也有着重要意义。
利用叶绿体基因序列之间的遗传差异，可以非常有效地鉴别品种、克隆植物、杂交物种的变异和基因转移，从而更好地育种和培育农作物的新品种。
当然，叶绿体基因组研究对其他领域，比如环境保护、生物技术发展等也有一定的作用。
三、叶绿体基因组研究的新兴技术(一)单分子测序技术从研究叶绿体基因组的DNA特点角度考虑，其难以被常规的DNA技术处理。
然而，随着单分子测序技术的不断发展，叶绿体基因组的测序成为了可能。
单分子测序技术克服了克隆菌液、PCR旁路等传统DNA技术所带来的假阴性问题，同时也有着更高的读长和准确性。
烟草叶绿体基因工程的研究与应用
烟草叶绿体基因工程的研究与应用烟草作为世界上最重要的经济作物之一，在全球范围内都有广泛的种植，烟草种植业也是众多国家的重要经济来源之一。
但是，烟草在种植和贸易过程中所产生的各种环境问题，使得对烟草的研究、改良和改进变得更加迫切。
因此，烟草的基因工程技术也就应运而生。
烟草叶绿体是烟草细胞中的一种特殊的细胞器，它参与了光合作用和细胞的代谢过程。
近年来，研究学者们发现，烟草叶绿体也是进行基因工程的一个理想载体。
相比较细胞核，在许多方面，烟草叶绿体具有诸多优势：由于叶绿体基因足够短，很容易进行人工合成和改造；同时，叶绿体的遗传背景相对稳定，不易发生重组和变异等等。
目前，烟草叶绿体基因工程技术已经在多个烟草品种中取得了一系列理想的研究进展。
例如，有学者已经成功地在烟草叶绿体中导入了血红蛋白(Hb)基因，成功地制造出了一种新型的转基因烟草，这种烟草含有大量的Hb，可以用作人类血红蛋白的替代品，有一定的医疗作用。
同时，叶绿体还可以被用来制造许多其他种类的药物，也可以制造其他重要的生物制品，如抗癌药、疫苗和抗生素等等。
此外，由于烟草叶绿体的鲜绿亮丽，经常被视为一种有色素的细胞器，因此，烟草叶绿体也可以被用来制造一些能传递颜色的药物或染料。
例如，在一些工业生产过程中，需要发生中间产物的颜色和性质，此时烟草叶绿体就可以成为一个良好的载体。
因此，烟草叶绿体这一新型的基因工程技术不仅可以用于食品和医药领域，也可以用于众多的工业制品生产。
然而，烟草叶绿体基因工程技术在实际应用中还存在一些问题，如烟草叶绿体选择性的转化和导入、对叶绿体结构和功能的影响以及技术成本等方面的问题。
在这些问题得到解决之前，烟草叶绿体基因工程技术的应用还要受到一定的限制。
总的来说，烟草叶绿体基因工程技术作为一种新兴的基因工程技术，具有广泛的前景和应用潜力。
虽然在实际应用方面尚有一些困难和问题，但相信在未来的研究过程中，这些问题一定能够得到解决，为人类的生产和生活带来更多福祉。
基因工程实验报告
基因工程实验报告引言基因工程是现代生物技术的一个重要分支，通过对生物体基因的修改和重组，可以创造出具有特定功能的生物体。
本次实验旨在探究基因工程在农业、医学等领域的应用，以及可能带来的潜在风险和争议。
实验方法1. 筛选目标基因：首先，我们在实验中选择了对叶绿体功能有重要影响的一个基因作为目标基因。
2. 基因克隆：通过PCR技术，将目标基因从细菌DNA中放大，然后将其插入载体DNA中。
3. 转化目标生物体：将重组的载体DNA转入植物叶片细胞中，借助几丁质体、热激冲击等方法促使基因转化成功。
4. 筛选阳性转化率：通过筛选培养基中的抗性选择制剂，筛选出转化成功的阳性细胞。
5. 验证目标基因的表达：通过PCR扩增和基因芯片技术验证目标基因在转化植物中的表达情况。
实验结果1. 实验结果显示：我们成功将目标基因插入到植物叶片细胞的染色体中，并且获得了一定比率的阳性转化植株。
2. 鉴定转化植株：对转化植株进行证实鉴定，确保目标基因已经整合到植株基因组中，且稳定表达。
3. 表达验证：通过PCR扩增和基因芯片分析，确定目标基因在转化植物中得到了表达，并且表达量较高。
4. 性状鉴定：对转化植物进行生长发育、形态结构、生理生化等方面的综合性状鉴定，结果显示转化植物与野生型无显著差异。
讨论基因工程技术的应用：本次实验展示了基因工程技术在农业生产中的应用前景，通过将具有耐逆性、抗病虫害等功能基因导入植物，可以提高植物的产量和抗逆性。
潜在风险和争议：但是，基因工程也伴随着一系列争议和风险，如转基因植物可能对环境造成影响，转基因食品可能对人体健康产生潜在影响，因此需要严格的监管和评估。
结论通过本次实验，我们成功地验证了基因工程技术的可行性，展示了其在农业和生命科学领域的广阔应用前景。
然而，我们也要看到基因工程技术所带来的潜在风险和争议，需要谨慎评估和监管。
基因工程是一把双刃剑，只有正确使用才能实现其最大的利益。
愿基因工程技术为人类带来更多福祉。
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的研究进展植物细胞的遗传物质分别存在于细胞核和细胞器中。
以细胞核为外源基因受体的传统植物基因工程虽已发展趋于成熟并得到广泛运用，但仍存在一系列难以解决的问题：目的基因表达量不理想，同时转入多个基因时操作步骤过于复杂，所表达的原核基因必须经过修饰改造，因位置效应的影响需花费大量的精力筛选符合要求的转基因植株，环境安全难以保证等。
叶绿体转化系统的出现为克服这些困难带来了希望[1]。
叶绿体基因工程是以叶绿体基因组为平台对植物进行遗传操作, 通过一定方法使外源基因穿过细胞膜和叶绿体双层膜进入叶绿体, 在同源重组片段的介导下与叶绿体基因组之间发生同源重组, 以定点整合方式进入叶绿体基因组, 在其中转录、翻译并获得终产物的技术。
叶绿体基因组是120~160kb的裸露双链闭合环状DNA，通常由一对反向重复序列和大单拷贝区、小单拷贝区组成，以多拷贝形式存在，内部碱基分布不均匀，GC 含量为25%~38%，功能相关的基因多以“多顺反子”形式存在（刘良式，1998）[1]。
仅于二十多年前人们才提出叶绿体作为外源基因受体的可能性，但由于此新转化系统可超量表达目的基因，消除位置效应，并能有效防止目的基因对周围环境的污染，因而自问世以来迅速在多个领域表现出旺盛的生命力，现已成功表达了抗虫基因，抗除草剂基因，并已生产出具生物活性的人类生长激素蛋白。
1.叶绿体基因工程的建立及发展1.1 叶绿体基因工程的建立为减轻目的基因大量表达对植物造成的危害，叶绿体很早已成为外源基因产物的储存场所。
通过在目的基因5'端加上受体植物内源的导肽序列，利用核转化就可将基因的产物定位于叶绿体。
但这种方法首先要合成前体蛋白，然后在导肽的引导下穿过双层膜进入叶绿体，所经环节较多，且受核转化系统自身缺点的限制，因而人们一直在寻找一种更为合适的表达系统。
1987年，Klein等人人建立了基因枪转化方法。
1988年Boynoton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。
1990年外源基因首次于高等植物叶绿体中获的瞬间表达（Daniell et all,1990）[2]。
Y e等（1990）又对所创建的轰击转化系统进行改进，建立了一种较为有效的叶绿体转化方法[2]。
1.2 叶绿体基因工程的发展及应用叶绿体作为植物细胞光合作用中心以及转化受体所具备的特点必将使其成为植物基因工程的一个十分重要的研究领域，其研究内容相当广泛。
1.2.1 利用叶绿体转基因植物表达疫苗的研究叶绿体转基因植物生产的疫苗保持了重组蛋白的理化特性和生物活性,有的不经提纯就能作为一种可食疫苗(edible vaccine)口服使用，这样对于疫苗的运输和推广极为有利。
利用叶绿体转基因植物表达疫苗的研究包括范国昌等（1999），张中林等（1999），山松等（2000）对肝炎病毒抗原的研究。
Daniell等(2001)对霍乱病毒蛋白B抗原的研究。
Daniell 等（2004）对鼠疫疫苗抗原的研究。
Tregoning 等（2003）对破伤风(tetanus)病毒的研究，这项工作为利用植物生产安全的破伤风口服疫苗奠定了基础。
Sun 等(2003）对口蹄疫(foot-andmouth disease,FMD)病毒抗原的研究，这项工作为运用衣藻叶绿体作为生物反应器, 表达动物黏膜免疫疫苗提供了一条可行性途径。
Watson 等(2004)，Koya等(2005)对炭疽抗原的研究。
Molina等(2004, 2005)对犬细小病毒抗原的研究证实转基因植物的叶片提取物能够使鼠和兔产生抗体, 这是通过叶绿体基因工程表达动物疫苗的首例报道。
1.2.2 利用叶绿体转基因植物表达药用蛋白的研究多数药用蛋白的四维结构对其生物学活性至关重要。
叶绿体基因工程生产的生物大分子可具有正确空间构象, 这为利用叶绿体转基因植物商业化生产药用蛋白奠定了基础。
Staub等(2000)对人生长激素（somatotropin）的研究；Leelavathi和Reddy(2003)对干扰素(interferon)的研究；Fernandez-San等（2003）对人血清蛋白（(human serum albumin, HSA）的研究；Daniell 等（2004)对胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor, IGF-1)的研究；Daniell和Dhingra（2002）对单克隆抗体的研究；Guo等（2004）对水蛭素（hirudin）的研究[3]。
1.2.3 利用叶绿体转基因植物表达其他重要物质的研究利用叶绿体作为生物反应器, 除合成蛋白类物质外, 还可用于合成生物可降解塑料、脂肪酸、氨基酸及糖类等物质。
这些物质的合成, 主要是通过向叶绿体内导入该物质合成过程关键酶的编码基因, 通过增加酶的含量而达到增加合成产物的目的。
张景昱等（2002）对生物可降解塑料的研究对于解决“白色污染”问题有着重要的意义；Madoka 等（2002），Zhang等（2001）对脂肪酸和氨基酸的研究；Lee等（2003）对海藻糖（trehalose）的研究让我们看到了通过叶绿体基因工程调控碳水化合物代谢的新希望。
2.叶绿体基因工程概述2.1叶绿体简介叶绿体是绿色植物光合作用的场所，来源于古代的衣藻类原核生物，含有双链环状DNA （Manning,1971)。
叶绿体DNA有IRA和IRB两个反向重复序列（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，它们之间有一个大的单拷贝区（large single copy region.,LSC),大小约80kb，和一个小的单拷贝区（small single copy region,SSC),大小约20kb[3]。
大多数叶绿体DNA大小在120~160kb，最大2000kb（伞藻），最小85kb(刺海松）。
叶绿体基因多为多顺反子转录单位这些转录单位中基因排列顺序是高度保守的。
2.2 叶绿体转化的特点及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。
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。
叶绿体转化的最大优点是外源基因的高效表达。
这是因为叶绿体基因本身就有巨大的拷贝数（5000~10000拷贝/细胞）[4]，下表列出了几种外源基因在叶绿体转化和核转化中的表达丰度的比较：转基因植物的安全性是植物基因工程的一个很重要的问题。
不仅从理论上，实践中也有许多实例证明了这种情况确实存在，而且主要是通过花粉传播的，这将很大程度上限制转基因植物的实际应用。
叶绿体转化可以避免这种情况发生，因为绝大多数高等植物的叶绿体是母本遗传的，花粉中不存在外源基因。
叶绿体基因工程是以叶绿体基因组为平台对植物进行遗传操作, 通过一定方法使外源基因穿过细胞膜和叶绿体双层膜进入叶绿体, 在同源重组片段的介导下与叶绿体基因组之间发生同源重组, 以定点整合方式进入叶绿体基因组, 在其中转录、翻译并获得终产物的技术。
其优越性在于他对外源基因的高效表达，基因的原核表达形式，无位置效应和基因沉默现象，环境安全性好，基因产物对植物的影响小等方面。
2.3叶绿体转化的主要过程及方法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；四是继代繁殖得道稳定的叶绿体转化植物[6]。
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主要有基因枪法（(biolistics），农杆菌介导法(V enkateswarlu and Nazar,1991)，PEG法（galinstan expansion femesyringe）（Kofer et al,1998），显微注射法（Schnorf et al,1994），玻璃珠法（Kindle et al,1991），点击法（Rao et al,1995）等[7]。
基因枪法（(biolistics）是目前采用最多、转化效率最高的方法，基因枪法耗时少，程序简单而且经同源重组整合到叶绿体的外源基因表达水平高。
PEG法可以扩大DNA缺刻，常用来将具有生物活性的DNA导入植物核基因组，也特别适合应用在叶绿体转化上，因为经过PEG处理的完整原生质体中的叶绿体双层膜也被PEG作用，虽然作用机理尚未明晰，但是这种方法仍然是一种可靠而稳定的转质体基因技术。
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[7]。
3.叶绿体基因工程存在的问题3.1 叶绿体基因转化在杂合体上的稳定性问题由于高等植物的每个细胞中有10~100个叶绿体[2][8]，每个叶绿体内有10~100个叶绿体基因组拷贝，因此转化的叶绿体和未转化的野生叶绿体同时存在于转基因植株中，造成这种杂合体在遗传上是不稳定的。
在转化外源基因之前，目前可采用降低叶绿体拷贝数、高压筛选和选用致死突变体作为外源基因的受体等方法使转基因植株易于同化。
3.2 植物的种类有待扩展可能是由于大多数植物的叶绿体基因组序列不清楚，因此无法确定用于载体构建的同源重组片段和外源基因的插入位点。
目前，已成功转化的植物种类很少，只有番茄和烟草通过有性生殖使外源基因获得稳定遗传，而番茄却是唯一能有高的外源蛋白积累的可食用果实的植物。
3.3 去除选择标记基因的方法有待优化目前用于植物叶绿体转化的选择标记主要为aadA基因[9], 它提供壮观霉素或链霉素抗性。
筛选标记可能会使动物或人体产生抗药性, 而且筛选标记基因的高表达对于植物也是一个很大的代谢负担。
因此, 有必要研究和开发去除叶绿体转基因植物中标记基因的方法。
有几个研究组已经在做这方面的尝试。
第一种消除叶绿体标记基因的方法是通过正向重复序列将其去除(loop out)(Iamtham and Day, 2000)[12],但由于转化和目标基因的消除同时发生, 所以这个系统很难控制。
2001 年有2 个研究小组将P1 噬菌体CRE-loxP位点特异重组系统引入到消除叶绿体标记基因的工作中(Corneille et al., 2001;Hajdukiewicz et al., 2001)[13]。
根据CRE-loxP 方案, 标记基因两侧设有34 bp 正向loxP 位点与目的基因一起被导入叶绿体基因组, Cre则通过农杆菌介导转化被导入到核基因组, 随后再通过叶绿体信号肽进入到叶绿体中。