基因工程,抗凍基因,抗冷基因

植物抗凍蛋白在基因改造生物的應用(Antifreeze Proteins ,AFPs)

植物抗凍蛋白在基因改造生物的應用(Antifreeze Proteins ,AFPs)
國立台中第二高級中學生物科龔雍任實習老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

植物的生產力受到各種環境壓力(stress)的影響,例如凍害(freezing)、乾旱(drought)、淹水(flooding)等,而要忍受這些環境壓力,有效的方法便是將保護性的蛋白或酵素利用基因轉殖的方式轉入植物的細胞中,利用基因工程的方法增強植物的耐受性(tolerance)。

欲將抵抗環境壓力的蛋白轉殖入原本無法忍受的植物體內,共可分為六個步驟:(1)找尋生存於極端壓力環境下的生物,(2)了解此生物抵抗環境壓力的機制,(3)將特定的基因選殖(clone)出來,(4)利用原生生物的模式(prokaryotic model)確定其基因所轉錄出的蛋白質產物,(5)將基因插入植物的系統並給予其壓力,測試其作用能力,(6)將基因轉殖入非耐受性植物中,作田野測試。而依賴此套基本模式,目前已經在其他生物中找到數種抗凍基因(antifreezing gene),例如目前已發現可由E. coli中選殖出BetA,殖入馬鈴薯內,以及由比目魚(winter flounder)內選殖出AFP,轉殖入煙草中,都有抗凍的效果。以下針對抗低溫壓力相關的基因轉殖種類討論