转基因分子特征的研究方法

——植物遗传转化过程中插入的变异

    通过一定的技术手段将外源基因整合到植物基因组的过程称为植物的遗传转化。绝大多数植物遗传转化涉及组织培养。而植物组织培养涉及多种植物生长调剂、抗生素及筛选试剂，这些试剂可能造成转化植株变异。而转化途径本身包括农杆菌介导的遗传转化及基因枪法也会造成转化植株的变异。转化诱导的变异可以分为两种类型：发生在转基因整合位点的变异（称为插入位点突变，insertion-site mutations）和发生在其它随机位点的变异（称为基因组范围的突变，genome-wide mutations）。本文首先对插入位点突变进行介绍。

{C}一、           {C}农杆菌介导的遗传转化中的插入位点突变(Insertion-site mutations resulting from Agrobacterium-mediated transformation)

农杆菌介导的遗传转化技术使用历史已经超过20年，被用于培育多种商业化转基因作物。一些研究表明T-DNA插入突变可能造成染色体重组和受体DNA缺失。Forsbach等研究112个独立的拟南芥转化事件，研究表明绝大多数转基因整合可能导致转基因整合位点基因组DNA的少量缺失，部分转基因事件伴随着基因组DNA的重组或者植物染色体DNA的缺失。农杆菌介导的遗传转化还可能伴随着冗余DNA（superfluous DNA）的插入。冗余DNA可能是额外的转基因的全部或者部分片段、载体骨架DNA或者filler DNA。Filler DNA是指在DNA和DNA的连接处形成的新的DNA片段。Filler DNA可能与T-DNA或者转基因有部分同源性，也可能与临近的基因组DNA有部分同源性或者与任何DNA片段没有同源性。

{C}二、           {C}基因枪介导的遗传转化中插入位点突变（Insertion-site mutations generated by particle bombardment）

基因枪介导的遗传转化方法也是常用的遗传转化方法。基因枪介导的遗传转化法获得的转基因事件通常较为复杂并且伴随着大量拷贝的转基因插入。大量研究表明基因枪介导的遗传转化可能导致染色突变、基因DNA重组或者基因组DNA缺失。通常基因枪介导的遗传转化相比农杆菌介导的遗传转化打乱植物基因组DNA及整合冗余DNA的概率更高。

{C}三、           {C}插入位点突变对植物的影响

插入位点突变可能会造成植物重要性状的失去、获得或者错误表达。当转基因插入伴随着基因重组、冗余DNA的插入，这些序列与启动子序列相邻并且发生表达时可能会导致正义或者反义转录本的产生，类似siRNAs和miRNAs，可以导致RNA干涉的发生，影响植物的表型。复杂的转基因整合还可能导致异常转录本产生并且产生融合蛋白，从而产生突变表型。当转基因富含启动子时，转基因可能会影响插入位点上游或者下游基因的表达。

为了提高转基因作物的安全性及提高转基因植物在基因功能研究中的可靠性，有必要对转基因的分子特征进行详细的研究。