植物瞬时表达系统的研究进展
植物瞬时表达系统的研究进展
植物瞬时表达系统的研究进展植物瞬时表达系统是指通过基因转化技术在植物细胞中瞬间表达外源基因，从而实现外源基因的快速表达和高效产量的一种技术。
它有许多实际应用，比如快速获得大量重组蛋白、研究基因功能、制造新型药物等。
以下是植物瞬时表达系统的研究进展。
在选择宿主植物方面，研究展示了多种植物可以作为瞬时表达系统的宿主。
传统上选择的宿主植物是烟草，因为它易于操作且具有高效的基因转化能力。
近年来，研究人员也开始尝试将其他植物作为宿主，比如拟南芥、玉米、水稻等。
这些植物具有各自的优势，可以根据实际需求进行选择。
在构建表达载体方面，研究人员不断改进和优化表达载体的结构和功能。
目前，最常用的表达载体是冠状病毒相关的表达载体。
这些载体具有高效的基因转化能力和表达稳定性，并且可以适应不同植物宿主。
一些研究也尝试使用信使RNA（mRNA）作为表达载体，因为mRNA具有瞬间表达的能力，可以大大提高外源基因的表达水平。
在转化方法方面，研究人员提出了多种高效的转化方法。
常用的转化方法有冲击转化法、乙酰胆碱转化法、霉菌转导子转化法等。
这些转化方法都可以快速获得基因转化后的植株，并且能够在短时间内实现外源基因的高效表达。
在基因表达调控方面，研究人员通过改变转化载体的启动子、植物激素的供应等方法，进一步提高外源基因的表达水平。
一些研究中使用了强启动子来替换原有载体的启动子，从而显著提高了表达量。
研究人员还利用遗传工程手段调控植物自身基因的表达水平，进一步提高外源基因的表达效率。
随着科学技术的不断发展，植物瞬时表达系统的研究进展得到了显著的提升。
研究人员通过选择适宜的宿主植物、改进表达载体的结构和功能、优化转化方法以及调控基因表达等手段，提高了外源基因的表达水平和产量。
这对于快速获得大量重组蛋白、研究基因功能以及制造新型药物等具有重要意义，并为相关研究的进一步开展提供了强有力的支撑。
植物瞬时表达系统的研究进展
植物瞬时表达系统的研究进展种植与养殖植物作为生物反应器为人类提供了一个更加安全和廉价的生产体系。
与所有的生物反应器相比，植物是最廉价的“工厂”。
植物所需要的仅是阳光和土壤及水分。
另外，植物细胞中绝对不会含有潜在的动物或人类病原。
自从1983年Fraley等[1]首次报道将细菌基因导入植物细胞获得成功表达以来，至今已有多种蛋白质在不同植物中成功表达[2-4]。
研究表明植物生物反应器具有广阔的应用前景。
1植物生物反应器的表达系统植物生物反应器主要有两大表达系统，既稳定表达系统和瞬时表达系统。
稳定表达系统是利用稳定遗传转化方法表达和生产重组蛋白质，特点是操作简便，重组蛋白质产物置于种子或块茎中易于保存。
如将抗癌基因p53克隆到表达载体，农杆菌遗传转化并在受染植物中表达[5]。
由于外源性目的基因整合入植物基因组中，因此外源基因可以在后代中稳定表达。
以植物病毒为载体的瞬时表达系统具有快速的优势。
不需要稳定遗传转化，从病毒侵染到高量表达仅需要7-14天。
这种表达系统是应用植物病毒在植物中复制、转录和传播。
其技术具有简单、快速和产量高等优点。
2植物瞬时表达系统的研究进展2.1病毒表达载体常用的植物病毒载体包括多烟草花叶病毒(TMV)、豇豆花叶病毒(CPMV)、马铃薯X病毒（PVX）等。
Lim等[6]通过TMV和ORSV的启动子分别控制外源性基因和ORSV衣壳基因的表达，提高了重组蛋白质的表达量。
Gleba等研究表明，外源蛋白表达量最高植物瞬时表达系统的研究进展（吉林师范大学生命科学学院136000）【摘要】利用植物作为生物反应器是一个新兴的研究领域。
本文概述了植物生物反应器的两个主要的表达体系、病毒载体介导的植物瞬时表达系统在表达外源方面的优势，以及植物瞬时表达侵染技术的研究进展，并阐述了植物生物反应器的发展趋势。
【关键词】植物生物反应器；转基因植物；重组蛋白质杨丽萍Research Progress of Plant transient expression systemYang Liping[Abstract]The use of plant as a bioreactor is a new research field.In this paper,the two main expres?sion systems of plant bioreactor,the advantages of virus vector-mediated transient expression systemin expressing exogenous genes,and the research progress of plant transient expression infection tech?nology were reviewed.The development trend of plant bioreactor was also described.[Keywords]plant bioreactor;transgenic plant;recombinant protein(School of Life Sciences,Jilin normal University,Siping,Jilin136000)*基金项目基金项目：：吉林省教育厅“十三五”科研规划项目，名称：《基因沉默抑制子HC-Pro在植物基因组中的表观遗传调控作用》，编号：JJKH20191013KJ。
植物瞬时表达系统的研究进展
植物瞬时表达系统的研究进展植物瞬时表达系统（PES）是一种用于在植物中快速、高效地表达外源蛋白的技术。
它是基因工程领域中非常重要的工具，被广泛应用于植物基因功能研究、植物生物工程以及植物疫苗和药物生产等方面。
在过去的几十年里，关于植物瞬时表达系统的研究取得了许多重要的进展，这些进展在优化表达系统、提高表达效率、缩短表达时间和拓展应用领域等方面具有重要意义。
本文将介绍植物瞬时表达系统的基本原理、研究进展以及未来的发展方向。
一、植物瞬时表达系统的原理植物瞬时表达系统是利用几种不同类型的病毒或细菌，如农杆菌（Agrobacterium），烟草花叶病毒（TMV）和土壤细菌等，将外源基因导入植物细胞中，并在短时间内表达出目的蛋白。
基本的操作流程包括：将外源基因插入载体中，然后将载体转化到病毒或细菌中，最后通过侵染或注射等方式将这些病毒或细菌导入植物细胞内，从而实现外源基因的表达。
相比于转基因植物技术，植物瞬时表达系统具有表达时间短、转化效率高、不易产生突变和遗传稳定等优点。
它在植物基因功能研究和植物疫苗、药物等生产方面有着广阔的应用前景。
二、研究进展1. 优化表达系统随着对病毒和细菌基因工程技术的深入研究，人们不断优化植物瞬时表达系统，以提高表达效率和稳定性。
研究人员对载体和表达引物进行了优化，选择了更加适合植物转化的载体和引物，使得外源基因在植物中的表达更加高效和稳定。
病毒和细菌基因工程技术的进步也为植物瞬时表达系统的优化提供了更多可能性，不断地推动着这一技术的发展。
2. 提高表达效率为了提高表达效率，研究人员采用了各种策略，如优化表达条件、改进载体构建和转化方法、筛选适合的宿主植物等。
利用基因组学、蛋白组学等高通量技术，对植物瞬时表达系统进行了深入研究，揭示了植物基因表达调控的机制，为提高表达效率提供了理论基础。
3. 缩短表达时间在研究过程中，人们发现植物瞬时表达系统与传统的转基因技术相比，具有表达时间短的优势。
植物瞬时表达系统的研究进展
植物瞬时表达系统的研究进展作者：杨丽萍来源：《现代农业研究》2019年第05期【摘; ;要】利用植物作为生物反应器是一个新兴的研究领域。
本文概述了植物生物反应器的两个主要的表达体系、病毒载体介导的植物瞬时表达系统在表达外源方面的优势，以及植物瞬时表达侵染技术的研究进展，并阐述了植物生物反应器的发展趋势。
【关键词】植物生物反应器;转基因植物;重组蛋白质Research Progress of Plant transient expression systemYang Liping（School of Life Sciences， Jilin normal University， Siping， Jilin; ;136000）[Abstract] The use of plant as a bioreactor is a new research field. In this paper， the two main expression systems of plant bioreactor， the advantages of virus vector-mediated transient expression system in expressing exogenous genes， and the research progress of plant transient expression infection technology were reviewed. The development trend of plant bioreactor was also described.[Keywords] plant bioreactor; transgenic plant; recombinant protein植物作为生物反应器为人类提供了一个更加安全和廉价的生产体系。
与所有的生物反应器相比，植物是最廉价的“工厂”。
植物瞬时表达系统的研究进展
植物瞬时表达系统的研究进展植物瞬时表达系统（plant transient expression system）是指利用植物细胞暂时转化技术，将外源基因转为至植物体内的高效表达系统。
与其他表达系统（如大肠杆菌、哺乳动物细胞等）相比，植物瞬时表达系统具有以下优势：快速性、低成本、无病原性、可大规模生产等。
近年来，植物瞬时表达系统已经成为植物基因工程领域的研究热点之一。
下面将从基本原理、转化技术、应用以及存在的问题等方面进行综述。
一、基本原理植物瞬时表达系统利用植物组织或细胞中的转化技术（如农杆菌介导转化、雨生病毒等），将外源基因导入植物细胞内。
然后，利用植物体内的植物病毒启动子将外源基因与病毒RNA一同表达，从而实现外源基因的高效表达。
该系统具有以下特点：1）能够同时表达多个外源基因；2）表达水平高且可调控；3）表达时间短暂，MEMS（minutes to hours）级别；4）可以用于植物体内和植物细胞水平的瞬时表达。
二、转化技术1.农杆菌介导转化农杆菌介导转化是当前应用最广泛的一种植物瞬时表达系统。
其基本原理是将外源基因插入至农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）植物病原性质粒中，将农杆菌与目标植物细胞接种在一起，通过寄生菌的病理学作用将外源基因成功转化至目标植物细胞中。
该技术具有操作简单、转化效率高等优点。
但是由于农杆菌介导转化仅对部分植物有效，而且对于一些重要物种仍然存在难以克服的技术难题。
2.雨生病毒技术雨生病毒技术是利用雨生病毒有效传播的能力，将外源基因转入植物细胞，然后利用植物体内的病毒启动子进行表达。
由于雨生病毒非常小，可以在分子水平广泛传播，故该技术具有操作简单、适用范围广等优点。
然而，该技术的载体转化量有限，不适用于大规模生产。
三、应用1.基因功能定位植物瞬时表达系统在基因功能定位方面开拓了新的思路。
通过转化不同的融合蛋白并观察它们在植物细胞内的定位，可以快速确认目标蛋白的亚细胞定位，从而为基因功能的深入研究提供良好的方向。
植物瞬时表达系统的研究进展
植物瞬时表达系统的研究进展植物瞬时表达系统是近年来在生物技术领域备受关注的一个研究热点，它具有重要的理论和应用价值。
通过调控植物细胞内外的代谢途径，可以实现植物瞬时表达系统的构建，从而有效地表达外源蛋白。
这种技术在农业、医药等领域具有广阔的应用前景。
本文将对植物瞬时表达系统的研究进展进行系统综述，分析其在不同领域的应用及未来的发展方向。
一、植物瞬时表达系统的原理和技术植物瞬时表达系统是一种利用植物细胞自身的生物合成机制，通过转录、翻译和后续修饰等过程，实现外源蛋白的表达和积累的技术。
其基本原理是利用不同的植物病毒或植物细胞自身的表达载体，将外源基因导入到植物细胞中，然后通过植物自身的生物合成机制，实现外源蛋白的表达和积累。
相比传统的转基因技术，植物瞬时表达系统具有操作简便、速度快、成本低等优点，因此备受研究者的青睐。
二、植物瞬时表达系统在农业领域的应用在农业领域，植物瞬时表达系统的应用主要包括抗病虫害基因的表达、抗逆境基因的表达和改良农作物品质等方面。
通过引入抗病虫害基因，可以增强农作物对病虫害的抵抗能力，从而降低农药的使用量，减少对环境的污染，减轻农民的劳动负担。
植物瞬时表达系统还可以用于表达抗逆境基因，提高农作物对逆境的抵抗能力，如干旱、盐碱等胁迫环境。
利用植物瞬时表达系统可以改良农作物的品质，调控农产品的保鲜性、口感、营养成分等，满足人们对食品的不同需求。
在医药领域，植物瞬时表达系统也具有重要的应用价值。
目前，植物瞬时表达系统已经被广泛应用于生物药物的表达和生产。
通过植物瞬时表达系统，可以大规模地表达和生产抗体、疫苗和其他重要生物药物，从而提高生产效率，降低成本，满足人们对生物药物的需求。
植物瞬时表达系统还可以用于基因治疗、疾病诊断和药物筛选等方面，为人类健康做出贡献。
随着植物瞬时表达系统的不断研究和发展，其在农业和医药领域的应用前景十分广阔。
未来，植物瞬时表达系统的发展方向主要包括以下几个方面：1. 提高表达效率和产量。
植物瞬时表达系统的研究进展
植物瞬时表达系统的研究进展植物瞬时表达系统是一种可以快速高效地表达外源基因的技术，可以用于植物基因功能研究、农业生物技术等领域。
在过去的几十年里，研究人员不断改进和发展植物瞬时表达系统，使之更加适用于各种不同的植物物种和基因表达需求。
本文将对近年来植物瞬时表达系统的研究进展进行综述。
目前广泛应用的植物瞬时表达系统之一是准双生物系统。
该系统利用无病毒植物（如烟草、洋葱等）叶片中的细胞壁降解酶和激素诱导等技术，将外源基因迅速表达于植物细胞中。
准双生物系统具有表达速度快、适用范围广、表达水平高等优点。
研究人员在该系统中引入了一些改进，如构建了一些特定的表达载体、调整了外源基因的启动子、选择了适合的植物物种等，以提高系统的表达效率和稳定性。
冷冻切片技术是近年来研究人员在植物瞬时表达系统中的一项重要突破。
该技术通过将植物组织或细胞冷冻切片，并在切片上进行DNA或RNA的转染，实现基因的瞬时表达。
冷冻切片技术具有不需要整株植物的特点，可以在实验室中进行快速高效的基因表达研究。
研究人员还进行了一些改进，如优化了冷冻切片的步骤、选择了合适的切片材料和切片工具等，以提高技术的稳定性和可重复性。
一些新兴的基因编辑技术也被应用于植物瞬时表达系统中。
CRISPR/Cas9技术可以精确编辑植物基因组中的特定区域，从而产生目的基因表达变异体。
研究人员在植物瞬时表达系统中引入了CRISPR/Cas9技术，实现了在短时间内快速高效地编辑植物基因组。
这些技术的引入使得研究人员可以更加深入地理解植物基因功能和调控机制。
还有一些基于病毒的植物瞬时表达系统被广泛应用于研究中。
这些基于病毒的系统利用植物病毒的复制和表达机制，将外源基因迅速表达于植物细胞中。
研究人员通过改变病毒载体的结构、优化病毒颗粒的产生条件、调节外源基因的插入位置等方式，提高了病毒介导的基因表达效率和稳定性。
植物瞬时表达系统的研究进展
植物瞬时表达系统的研究进展植物瞬时表达系统（Plant transient expression system）是一种用植物作为生物反应器来表达外源基因的技术。
相对于传统的植物基因转化技术，植物瞬时表达系统具有操作简单、高效快速、适应性强等优点，因而在植物基因工程研究和产业化应用中得到了广泛应用。
近年来，植物瞬时表达系统在实验室中的应用日益增多，其研究进展也取得了很多重要的突破。
下面将就植物瞬时表达系统的研究进展进行详细的介绍。
一、植物瞬时表达系统的基本原理与方法植物瞬时表达系统是利用植物体内的洋结球病毒、冠状病毒等病毒载体，通过基因枪法、电穿孔法、冻融法等方法将外源基因或者载体转移到植物细胞中，然后通过植物细胞的生物机制来表达这些外源基因。
基本原理是：将目标基因的DNA序列插入病毒载体中，然后将这个病毒载体引入植物细胞，并利用植物细胞自身的转录和转译系统来表达目标基因。
植物细胞内的RNA聚合酶和核糖体可以识别和转录由病毒载体上的启动子引导的目标基因的RNA序列。
当前，植物瞬时表达系统主要包括两种方法：基因枪法（Gene gun method）和冷冻质子法（Cold protonema method）。
基因枪法是一种通过高速微粒束将外源基因转入植物组织或者细胞内的方法。
利用基因枪设备，通过调节高压氦气或者氮气，将导入的DNA颗粒射入目标组织。
该方法可以用于不同的植物组织、细胞和亚细胞的转化，适用性广泛。
而冷冻质子法则是利用电极直接将导入的DNA或RNA质子射向目标组织或细胞的方法。
冷冻质子法可以实现更高的转化效率，并可用于大规模的瞬时表达培养。
近年来，植物瞬时表达系统的研究进展迅速，主要体现在以下几个方面：1. 高效快速的基因转导技术：研究人员通过改进基因枪和冷冻质子等转导技术，提高了基因表达的效率和速度。
通过优化基因枪药剂的配方和冷冻质子的射击参数，可实现更高的表达效率。
2. 外源基因表达的调控：研究人员通过基因工程技术，构建了一系列的响应子集和调控元件，实现了对外源基因表达的调控。
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种植与养殖
植物作为生物反应器为人类提供了一个更加安全和廉价的生产体系。
与所有的生物反应器相比，植物是最廉价的“工厂”。
植物所需要的仅是阳光和土壤及水分。
另外，植物细胞中绝对不会含有潜在的动物或人类病原。
自从1983年Fraley等[1]首次报道将细菌基因导入植物细胞获得成功表达以来，至今已有多种蛋白质在不同植物中成功表达[2-4]。
研究表明植物生物反应器具有广阔的应用前景。
1植物生物反应器的表达系统
植物生物反应器主要有两大表达系统，既稳定表达系统和瞬时表达系统。
稳定表达系统是利用稳定遗传转化方法表达和生产重组蛋白质，特点是操作简便，重组蛋白质产物置于种子或块茎中易于保存。
如将抗癌基因p53克隆到表达载体，农杆菌遗传转化并在受染植物中表达[5]。
由于外源性目的基因整合入植物基因组中，因此外源基因可以在后代中稳定表达。
以植物病毒为载体的瞬时表达系统具有快速的优势。
不需要稳定遗传转化，从病毒侵染到高量表达仅需要7-14天。
这种表达系统是应用植物病毒在植物中复制、转录和传播。
其技术具有简单、快速和产量高等优点。
2植物瞬时表达系统的研究进展
2.1病毒表达载体
常用的植物病毒载体包括多烟草花叶病毒(TMV)、豇豆花叶病毒(CPMV)、马铃薯X病毒（PVX）等。
Lim等[6]通过TMV和ORSV的启动子分别控制外源性基因和ORSV衣壳基因的表达，提高了重组蛋白质的表达量。
Gleba等研究表明，外源蛋白表达量最高
植物瞬时表达系统的研究进展
（吉林师范大学生命科学学院136000）
【摘要】利用植物作为生物反应器是一个新兴的研究领域。
本文概述了植物生物反应器的两
个主要的表达体系、病毒载体介导的植物瞬时表达系统在表达外源方面的优势，以及植物瞬时
表达侵染技术的研究进展，并阐述了植物生物反应器的发展趋势。
【关键词】植物生物反应器；转基因植物；重组蛋白质
杨丽萍
Research Progress of Plant transient expression system
Yang Liping
[Abstract]The use of plant as a bioreactor is a new research field.In this paper,the two main expres⁃
sion systems of plant bioreactor,the advantages of virus vector-mediated transient expression system
in expressing exogenous genes,and the research progress of plant transient expression infection tech⁃
nology were reviewed.The development trend of plant bioreactor was also described.
[Keywords]plant bioreactor;transgenic plant;recombinant protein
(School of Life Sciences,Jilin normal University,Siping,Jilin136000)
*基金项目
基金项目：：吉林省教育厅“十三五”科研规划项目，名称：《基因沉默抑制子HC-Pro在植物基因组中的表观遗传调控作用》，编号：JJKH20191013KJ。
作者简介
作者简介：：杨丽萍（1974.-），女，汉族，吉林省吉林市人，植物学博士，吉林师范大学，副教授，从事植物学、遗传学教学和研究。
现代农业研究
种植与养殖
可达植物总可溶性蛋白10%[7]。
来源于TMV的病毒病毒载体30B具有表达量高的优点，Yang等利用该载体在植物瞬时表达GFP，表达量达到总可溶性蛋白4.8% [8]。
目前，CPMV表达载体已广泛用于动物保护性疫苗的生产。
2.2植物受体材料的选择
到目前为止，所涉及的宿主植物主要有：烟草、马铃薯、番茄、芥菜、苜蓿、黑眼豆和水稻等。
烟草作为受体材料，因其适合培养，又能够被多种病毒侵染，被人们所青睐。
选用马铃薯、西红柿的目的是要进行动物饲喂试验。
此外，一些可以直接食用的植物业可以用作受体材料。
2.3植物瞬时表达的侵染技术
植物瞬时表达系统主要的侵染技术有叶片注射法和真空侵染法。
2007年,Liu等利用叶片注射法在烟草(N.tabacum)中成功地表达了药用蛋白[9]。
2008年，Yang 等利用根部吸收携带病毒载体和外源基因的农杆菌，在烟草中瞬时表达了绿色荧光蛋白GFP[8]。
2011年，Fan等研究利用豌豆发芽种子的真空侵染，成功表达了外源蛋白。
2013，杨丽萍等利用种子吸收法在番茄中瞬时表达了外源基因。
2017年，周波等利用根部真空侵染法在烟草中成功表达了药用蛋白。
3展望
植物生物反应器具有广阔的应用前景，可以用于生产有医疗价值的抗体、疫苗等蛋白质。
选择哪一种侵染技术进行蛋白表达和生产，选用哪一种植物作为宿主，以及如何解决规模化生产的问题等，还有待进一步研究。
这些问题的解决，为植物生物反应器的发展和应用奠定扎实的研究基础，将为外源重组蛋白质的生产和应用开辟更广阔的道路。
参考文献
参考文献：：
[1]Fraley RT,Rogers SG,Horsch RB,et al.Expression of bacte-
rial genes in plant cells[J].Proc Natl Acad Sci USA,1983,80
(15):4803-4807.
[2]Ehsani P,Meunier A,Nato F,et al.Expression of anti human
IL-4and IL-6scFvs in transgenic tobacco plants[J].Plant
Mol Biol,2003,52(1):17-29.
[3]Desai UA,Sur G，Dauner TS,et al.Expression and affinity
purification of recombinant proteins from plants[J].Protein
Expre Purifi,2002,25(1):195-202.
[4]李轶女,胡英考,等.转基因植物基因工程疫苗.生物技术通
报,2002,2(4)：11-15.
[5]李晓东,曹宛虹,刘玲,等.抗癌基因p53导入番茄的初步
研究[J].园艺学报,2001,28(4):356-358.
[6]Lim AA,Tachibana S,Watanabe Y,et al.Expression and pu-rification of a neuropeptide nocistatin using two related plant
viral vectors[J].Gene,2002,289(1-2):69-79.
[7]Gleba Y,Klimyyuk V,Marillonnet S,et al.Magnifection-a
new platform for Expressing recombinant vaccines in plant.
Vaccine,2005,23:2042-2048.
[8]杨丽萍,金太成,徐洪伟,李华,周晓馥.植物中瞬时表达外
源基因的新型侵染技术.遗传,2013,35（1）：111-117. [9]周波,王悦,许亚男,刘雨晴,孟大伟,金太成,杨丽萍.真
菌免疫调节蛋白FIP在烟草中的瞬时表达,分子植物育
种,2017,15（9）：3497-3501.■
现代农业研究。