基因工程中标记基因作用辨析

李均民

在人教版高中生物选修三《现代生物科技专题》这本书第11页，关于标记基因在基因工程中的作用有这么一句话：“标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。”我认为这句话是错误的，仅靠标记基因并不能检测出受体细胞中是否含有目的基因，仅能检测出受体细胞中是否含有载体。原因有以下几个方面。

一、载体的结构和功能决定标记基因不能检测目的基因是否导入受体细胞。

标记基因在载体上。基因工程中常用的载体有以下几种：质粒、噬菌体、动植物病毒、粘粒，而要成为载体必须具备四个条件：1.分子小；2.有限制酶切位点；3.能在宿主细胞内复制并保存；4.有标记基因。从这里可以很明显地看出标记基因在载体上而不在目的基因上，如果有的载体目的基因没有连上，而只是载体进入了细胞，就不能说明标记基因可以检测目的基因是否导入受体细胞。

二、载体和目的基因的连接方式决定标记基因不能检测目的基因是否导入受体细胞。

在基因工程中通常用同一种限制性核酸内切酶同时切割目的基因和载体，如果是黏性末端，切下的端口在DNA连接酶的作用下就可以连接起来；如果是平末端，更能连接起来。所以导致在DNA连接酶的作用下可能形成以下四种连接方式：1.目的基因之间的连接；2.载体DNA之间的连接；3.载体DNA头尾之间的连接；4.载体与目的基因之间的连接。如果仅仅是载体与目的基因之间的连接导入受体细胞，我们完全可以说用标记基因就可以检测受体细胞是否导入目的基因；但是载体DNA之间的连接和载体DNA头尾之间的连接也会导入不同的受体细胞，这时很明显受体细胞中有标记基因，但没有目的基因。

三、筛选机制决定标记基因不能检测目的基因是否导入受体细胞。

并不是所有的受体细胞都能导入目的基因和载体，而且真正导入载体或目的基因的受体细胞非常少，所以必须把没有导入目的基因的大量细胞取掉，这里就存在筛选。初步筛选就要靠标记基因，在一般用做转基因植物的载体都有某种筛选抗性，比如抗生素（例如抗四环素或者抗氨苄青霉素）或除草剂等。筛选的方法就是把受体细胞放在含有抗性物质的培养基上培养，没有导入抗性基因的细胞就会死亡，而含有抗性基因的就会存活下来，再经过组织培养形成新的个体。但是这样筛选出来的细胞可能存在以下三种情况：第一种是导入载体和目的基因连接的情况；第二种是导入载体和载体连接的情况；第三种是导入载体自身连接的情况。其中第二种情况和第三种情况，细胞虽然有抗性，但明显没有目的基因进入受体细胞。所以标记基因只能检测载体是否进入受体细胞，不能检测目的基因是否进入受体细胞，同时筛选掉大量载体没有进入的受体细胞。

四、基因工程的目的决定标记基因不能检测目的基因是否导入受体细胞。

基因工程的目的是基因的最终表达，即有蛋白质生成，而不是说将目的基因导入受体细胞就完成了整个基因工程。所以首先要检测目的基因是否导入受体细胞，检测目的基因已导入受体细胞后工作是不是就完成了呢？到了这一步还不能这么说，还必须检测受体细胞中是否有目的基因转录的信使RNA，因为生命过程太复杂了，我认为可能是有了DNA，不一定就能转录出RNA，检测是否有RNA可用分子杂交法。同理，有了信使RNA，也不一定就能够翻译出蛋白质，所以还要进行蛋白质鉴定，蛋白质鉴定可用抗原—抗体杂交法。当检测有了蛋白质是不是整个基因工程就圆满结束了呢？其实也不是这样的，还必须进行个体生物学水平的鉴定？为什么要进行个体生物学水平的鉴定呢？原因是这样的：虽然有了翻译的蛋白质，但是量太少，起不到应起的作用。例如抗虫蛋白或抗病蛋白太少，不能有效地抵抗虫害和病害。从这里可以明显地看出目的基因是否导入受体细胞不靠标记基因起作用。

五、检测目的基因是否导入受体细胞的常用方法。

检测目的基因是否导入受体细胞有很多方法。这里简要介绍几种常用的方法。首先，可以用Southerbolting法，即DNA分子杂交技术，即将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用同位素做标记，以此作为探针，使探针与基因组DNA进行杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已导入受体细胞。其次，还可以提取受体细胞的总DNA，根据目的基因的序列，设计引物，进行PCR扩增。注意设定好阴性和阳性对照。一般情况下能够扩增出特异性条带和你设计的一致的话，就表明目的基因已进入受体细胞。同时还可以利用报告基因（reportergene）来检测目的基因是否导入受体细胞。报告基因是一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因，也就是说，是一个其表达产物非常容易被鉴定的基因。把它的编码序列和基因表达调节序列相融合形成嵌合基因，或与其他目的基因相融合，在调控序列控制下进行表达，从而利用它的表达产物来确定目的基因的是否进入受体细胞。另外还有其他检测目的基因是否进入受体细胞的方法，这里就不一一详述。

从以上几点可以很清楚地看出，标记基因不能检测目的基因是否导入受体细胞，只能检测载体是否进入受体细胞，同时筛选载体进入的受体细胞。

参考文献:

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