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《通过叶绿体基因工程在烟草中合成中长链羟基脂肪酸聚酯》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、论文第50卷第10期2005年5月通过叶绿体基因工程在烟草中合成中长链羟基脂肪酸聚酯①②②②①③③②*王玉华张秀海吴忠义杨清陈国强吴琼黄丛林(①南京农业大学生命科学学院,南京210095;②北京市农林科学院北京农业生物技术研究中心,北京100089;③清华大学生物科学与技术系,北京100084.*联系人,E-mail:huangconglin@hotmail.com)摘要中长链羟基脂肪酸聚酯(medium-chain-length-PHAs,mcl-PHAs)属于微生物聚酯.PHA合酶(PHAsynthase,由
2、phaC基因编码)和3-羟酰基-酰基转移蛋白-辅酶A转移酶(3-hydroxyacyl-acylcarrierprotein-coenzymeAtransferase,由phaG基因编码)是mcl-PHAs生物合成途径中的关键酶.以aadA(氨基糖苷-3′-磷酸转移酶)基因做筛选标记,分别构建了含phaC2基因的单价叶绿体转化表达载体pTC2以及同时嵌合phaC和phaG基因的双价叶绿体转化表达载体pTGC.通过PDS1000/He基因枪转化法转化烟草,获得具有壮观霉素抗性的叶绿体型转基因烟草植株,PCR和Sou
3、thernBlot结果表明,外源基因确已整合进烟草叶绿体基因组中且基本达到同质化.气相色谱法检测转基因株系中的mcl-PHAs含量最高达4.8mg/g干重,合成的PHAs单体主要成分为3-羟基辛酸(3-hydroxyoctanoate,3-HO)和3-羟基癸酸(3-dydroxydecanoate,3-HD).透射电子显微镜观察到转基因烟草叶片叶绿体中确有PHAs颗粒累积.关键词中长链羟基脂肪酸聚酯叶绿体基因工程转基因烟草植物生物反应器聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHAs)产,无法
4、同石油化工聚酯竞争.为降低PHAs的生产是很多细菌合成的一种细胞内聚酯,在生物体内主成本,人们进行了种种尝试,逐渐将目光转向转基因[1]要作为细胞内碳源和能源的贮藏性物质存在.因其植物,将细菌中的PHAs合成途径引入植物,利用植不但具有与化学合成塑料相似的物理、机械特性,而物作为生物反应器生产PHAs.植物利用CO2为碳源、且具有完全的生物可降解性、生物相容性和光学性太阳能为能源合成目的产物,无需昂贵的发酵底物,等,在医学领域及许多高技术含量、高附加值领域具因而可以大大降低生产成本.目前已在转基因拟南[5~7][
5、8][9][10]有广阔的应用前景.聚-3-羟基丁酸酯(poly-3-hy-芥、棉花、玉米悬浮培养细胞、油菜、烟[11~15][16~18][19][20]droxybutyrate,PHB)是结构最简单、研究最深入的一草、马铃薯、亚麻和甜菜中合成一定种短链PHAs(short-chain-length-PHAs,scl-PHAs),它量的PHAs.合成部位分别涉及细胞质、质体和过氧的缺点是硬度高、塑性低.而中长链羟基脂肪酸聚酯化物酶体.研究发现,无论是在转基因拟南芥还是烟(medium-chain-length
6、-PHAs,mcl-PHAs)多为非均聚草中,PHB在质体中的定位合成比在细胞质或过氧化物,是几种中长链的羟基脂肪酸结构单体的共聚物,物酶体中有更高的合成产率,这可能是由于脂肪酸其单体为含6~14个碳原子的羟基脂肪酸,与PHB相的合成在植物质体中进行,自碳源转向乙酰CoA的代比,其结晶度、熔点和刚性都低,韧性和抗冲击力更谢旺盛,因此PHB在质体中合成可获得丰富的合成[2]强.mcl-PHAs的合成在原核生物中存在2条途径:底物.以往PHB在质体中的定位合成大多通过质体(ⅰ)是由脂肪酸β-氧化途径的中间产物参与的导
7、肽把在细胞质中合成的PHB合成关键酶转运到质mcl-PHAs合成,该合成途径中的关键酶是PHA合酶;体的方式实现,而叶绿体转化中外源基因的受体为(ⅱ)是与脂肪酸从头合成途径(denovofattyacid叶绿体基因组,目的基因直接在叶绿体中高效表达,synthesispathway)相偶联的途径,PHA合酶和3-羟酰同时叶绿体对物质积累有较强的承受能力,因而目基-酰基转移蛋白-辅酶A转移酶是该途径涉及到的关的基因产物在叶绿体中的累积不会对其功能产生太[3,4]键酶.大影响.到目前为止,通过叶绿体基因工程已经实现[
8、12,14,15,21]目前,通过细菌发酵法已初步实现PHAs的商品PHB在烟草叶绿体中的定位合成.而化,但高昂的生产成本阻滞了它的大规模商业化生mcl-PHAs在转基因植物中的合成研究相对较少,且www.scichina.com979第50卷第10期2005年5月论文[7][22]仅限于通过过氧化物酶体导肽或质体导肽的方叶绿体DNA为模板扩增叶绿体基因组中相邻的2个式实
