基因工程中標(biāo)記基因作用辨析

李均民

在人教版高中生物選修三《現(xiàn)代生物科技專題》這本書第11頁，關(guān)于標(biāo)記基因在基因工程中的作用有這么一句話：“標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。”我認(rèn)為這句話是錯誤的，僅靠標(biāo)記基因并不能檢測出受體細(xì)胞中是否含有目的基因，僅能檢測出受體細(xì)胞中是否含有載體。原因有以下幾個方面。

一、載體的結(jié)構(gòu)和功能決定標(biāo)記基因不能檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。

標(biāo)記基因在載體上?；蚬こ讨谐Ｓ玫妮d體有以下幾種：質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒、粘粒，而要成為載體必須具備四個條件：1.分子?。?.有限制酶切位點(diǎn)；3.能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并保存；4.有標(biāo)記基因。從這里可以很明顯地看出標(biāo)記基因在載體上而不在目的基因上，如果有的載體目的基因沒有連上，而只是載體進(jìn)入了細(xì)胞，就不能說明標(biāo)記基因可以檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。

二、載體和目的基因的連接方式?jīng)Q定標(biāo)記基因不能檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。

在基因工程中通常用同一種限制性核酸內(nèi)切酶同時(shí)切割目的基因和載體，如果是黏性末端，切下的端口在DNA連接酶的作用下就可以連接起來；如果是平末端，更能連接起來。所以導(dǎo)致在DNA連接酶的作用下可能形成以下四種連接方式：1.目的基因之間的連接；2.載體DNA之間的連接；3.載體DNA頭尾之間的連接；4.載體與目的基因之間的連接。如果僅僅是載體與目的基因之間的連接導(dǎo)入受體細(xì)胞，我們完全可以說用標(biāo)記基因就可以檢測受體細(xì)胞是否導(dǎo)入目的基因；但是載體DNA之間的連接和載體DNA頭尾之間的連接也會導(dǎo)入不同的受體細(xì)胞，這時(shí)很明顯受體細(xì)胞中有標(biāo)記基因，但沒有目的基因。

三、篩選機(jī)制決定標(biāo)記基因不能檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。

并不是所有的受體細(xì)胞都能導(dǎo)入目的基因和載體，而且真正導(dǎo)入載體或目的基因的受體細(xì)胞非常少，所以必須把沒有導(dǎo)入目的基因的大量細(xì)胞取掉，這里就存在篩選。初步篩選就要靠標(biāo)記基因，在一般用做轉(zhuǎn)基因植物的載體都有某種篩選抗性，比如抗生素（例如抗四環(huán)素或者抗氨芐青霉素）或除草劑等。篩選的方法就是把受體細(xì)胞放在含有抗性物質(zhì)的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，沒有導(dǎo)入抗性基因的細(xì)胞就會死亡，而含有抗性基因的就會存活下來，再經(jīng)過組織培養(yǎng)形成新的個體。但是這樣篩選出來的細(xì)胞可能存在以下三種情況：第一種是導(dǎo)入載體和目的基因連接的情況；第二種是導(dǎo)入載體和載體連接的情況；第三種是導(dǎo)入載體自身連接的情況。其中第二種情況和第三種情況，細(xì)胞雖然有抗性，但明顯沒有目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞。所以標(biāo)記基因只能檢測載體是否進(jìn)入受體細(xì)胞，不能檢測目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，同時(shí)篩選掉大量載體沒有進(jìn)入的受體細(xì)胞。

四、基因工程的目的決定標(biāo)記基因不能檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。

基因工程的目的是基因的最終表達(dá)，即有蛋白質(zhì)生成，而不是說將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞就完成了整個基因工程。所以首先要檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，檢測目的基因已導(dǎo)入受體細(xì)胞后工作是不是就完成了呢？到了這一步還不能這么說，還必須檢測受體細(xì)胞中是否有目的基因轉(zhuǎn)錄的信使RNA，因?yàn)樯^程太復(fù)雜了，我認(rèn)為可能是有了DNA，不一定就能轉(zhuǎn)錄出RNA，檢測是否有RNA可用分子雜交法。同理，有了信使RNA，也不一定就能夠翻譯出蛋白質(zhì)，所以還要進(jìn)行蛋白質(zhì)鑒定，蛋白質(zhì)鑒定可用抗原—抗體雜交法。當(dāng)檢測有了蛋白質(zhì)是不是整個基因工程就圓滿結(jié)束了呢？其實(shí)也不是這樣的，還必須進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定？為什么要進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定呢？原因是這樣的：雖然有了翻譯的蛋白質(zhì)，但是量太少，起不到應(yīng)起的作用。例如抗蟲蛋白或抗病蛋白太少，不能有效地抵抗蟲害和病害。從這里可以明顯地看出目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞不靠標(biāo)記基因起作用。

五、檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞的常用方法。

檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞有很多方法。這里簡要介紹幾種常用的方法。首先，可以用Southerbolting法，即DNA分子雜交技術(shù)，即將轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA提取出來，在含有目的基因的DNA片段上用同位素做標(biāo)記，以此作為探針，使探針與基因組DNA進(jìn)行雜交，如果顯示出雜交帶，就表明目的基因已導(dǎo)入受體細(xì)胞。其次，還可以提取受體細(xì)胞的總DNA，根據(jù)目的基因的序列，設(shè)計(jì)引物，進(jìn)行PCR擴(kuò)增。注意設(shè)定好陰性和陽性對照。一般情況下能夠擴(kuò)增出特異性條帶和你設(shè)計(jì)的一致的話，就表明目的基因已進(jìn)入受體細(xì)胞。同時(shí)還可以利用報(bào)告基因（reportergene）來檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。報(bào)告基因是一種編碼可被檢測的蛋白質(zhì)或酶的基因，也就是說，是一個其表達(dá)產(chǎn)物非常容易被鑒定的基因。把它的編碼序列和基因表達(dá)調(diào)節(jié)序列相融合形成嵌合基因，或與其他目的基因相融合，在調(diào)控序列控制下進(jìn)行表達(dá)，從而利用它的表達(dá)產(chǎn)物來確定目的基因的是否進(jìn)入受體細(xì)胞。另外還有其他檢測目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞的方法，這里就不一一詳述。

從以上幾點(diǎn)可以很清楚地看出，標(biāo)記基因不能檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，只能檢測載體是否進(jìn)入受體細(xì)胞，同時(shí)篩選載體進(jìn)入的受體細(xì)胞。

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