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Ch10 基因改良食品及植物基因轉殖檔案 - Coggle Diagram

- - - - 不包括傳統的雜交、誘變、體外受精、細胞及原生質體融合、體細胞變異與染色體加倍等技術
  - - - 載體
        
        Ti質體
        
        身份
        
        改良自農桿菌中能讓植物長瘤的質體
        
        內容物
        
        性狀表現基因
        
        篩選標記
      - 流程
        
        將質體送入農桿菌中
        
        將農桿菌與葉片一起培養
        
        效果
        
        葉片感染農桿菌
        
        將農桿菌DNA帶入葉片
      - （原農桿菌）葉片-條件
        
        非單子葉
        
        Ex
        
        菸草、阿拉伯芥
    - - 方式
        
        利用植物病毒為載體，放入轉殖基因
      - 缺點
        
        植物病毒不會插入植物的基因體
        
        植物病毒不會藉種子傳給後代
        
        結果
        
        不穩定的基因轉殖株
      - 優點
        
        可以大規模地整株感染，快速產生大量重組蛋白質
        
        應用
        
        植物的生物反應器
    - - 流程
        
        DNA與金屬粉末相混
        
        以高壓方式像散彈槍一般快速打入組織中
        
        同時將DNA帶入
      - 構造
    - - 高等植物的葉綠體有自己的基因體plastid，約120~180 kb
      - 效益
        
        一個細胞中可以有千萬個葉綠體存在
        
        應用
        
        將基因轉殖至葉綠體基因體中，
        用來量產蛋白質
        
        技術
        
        基因槍
        
        PEG
      - 設計質體
        
        質體的複製原(ori)來自細菌
        
        效益
        
        不會插入葉綠體基因體，
        而一直以episomic的方式存在。
        
        應用
        
        當來自細菌的質體複製原(ori)帶有葉綠體基因體的片段，
        即能讓轉殖的基因換至葉綠體基因體相對的標的位置上
    - - 真空吸入法
        
        對象
        
        阿拉伯芥
        
        流程
        
        將分化中的花芽浸在農桿菌液中
        
        利用抽真空的方式把DNA吸入
        
        特色
        
        省去組織培養的步驟
      - 直接浸泡
        
        特色
        
        省去抽真空的步驟
      - Chimeraplasty
        
        成功案例
        
        菸草及玉米
        
        特色
        
        省去轉染的步驟
        
        優點
        
        適合各種作物，安全性更高
        
        目的
        
        讓植物基因體中的某一個位置發生位移變化，精確地破壞某個基因
      - 篩選基因
        
        方法
        
        利用抗生素
        
        目的
        
        挑出帶有轉殖基因的組織
      - 培養基
        
        內容
        
        含有平衡的植物荷爾蒙
        
        作用
        
        讓組織處在未分化的狀態
        
        輔助
        
        組織培養
        
        作用
        
        重新分化成帶有轉殖基因的新植株
      - 輔助技術（以下是）
      - 設計有一對重組酵素(Cre)的辨認位置(lox)
        
        特色
        
        當此轉殖作物與帶有重組酵素的植株交配，就可以將兩個lox位置間的DNA移除不必要的質體片段
      - 小規模的田間實驗
        
        目的
        
        確定基因改造作物的性狀
        
        對象（Ex）
        
        抗蟲、抗除草劑
- - - - 基因轉殖技術可能將會引起過敏之基因殖入食用作物中，因而造成人體的過敏反應
        
        例如：美國TACO BELL食品廠使用混雜有基因改造之Starlink玉米原料，所生產之玉米餅乃引發人體過敏現象。
    - - 在基因轉殖過程，為了容易辨識常會使用標識基因，其中包括了抗生素性標識基因，若含有該基因之作物與該抗生素一起食用，會減低抗生素對抗疾病之效果，進而產生對人體有不良影響之疑慮。
    - - 食用基因改造作物可能會產生毒素而蓄積於人體中
        
        如Bt玉米
    - - 基因改造植物可能促成土壤中微生物突變而導致新病毒的產生，進而成為人類的病原體。
- - - - 對於轉殖基因的蛋白質產物，有下列方式來進行檢測，靈敏度約為每塊組織中含10μg左右，能被偵測出，大約也就是超過1%的含量，如西方墨點實驗，ELISA等，前者較適用於實驗室中檢測，不太適合大規模檢驗之用途。
      - 檢測的蛋白質有：慷除草劑的基因轉殖大豆，會帶有農桿菌的EPSPS蛋白質、抗蟲的玉米及帶有Cryl毒素的棉花等。
    - - 直接檢測食品來源中是否含帶有轉殖基因，可用的技術如南方墨點實驗、定量PCR及正在發展中的生物晶片。諸如轉殖基因上的啟動子區域、基因區及其他標記區均可用來作為檢驗的標的。
      - 歐洲的GENESCAN公司發展出的生物晶片-GMO chip是針對歐洲常見的一些基因轉殖作物進行檢測，對象包括基因轉殖的玉米、大豆及水道中可能出現的一些CaMV啟動子區、Bt毒素基因區等。
  - - - 例如轉殖基因的來源是何種物種，此基因分子層面的詳細分析、剪接的過程及方式，以及來源的基因為何，而轉殖的基因插入植物基因體何處等。
      - 通常送入的基因是會插入基因體中的任意位置，甚至同時插入數個，可能在同一位置或在不同位置。
      - 目前植物基因轉殖最常利用的方法是基因槍高壓打入基因，此法有可能會造成DNA重新排列的現象，而斷出的小片段DNA可能插到基因體的其他地方，這種變化在檢驗DNA時很難發現。這些小小的變異，都可能對植物或人體健康有影響。
    - - 目前大多使用抗生素的抗藥性基因作為篩選標記，特別是nptll基因，產生的蛋白質可分解Neomycin及Kanamycin讓植物產生抗藥性，雖然這兩種抗生素不是人類醫療用途的主要用藥，此基因若沒有在後來的步驟進一步去除，有可能傳給植物體內其他細菌，因此應嚴格要求將標記基因去除。
      - 有些公司選用其他一班醫療用途常用抗生素的抗藥性基因，有可能導致自然界的細菌得到抗藥性，間接對人類的健康有極大的影響，而且這類基因並未經過改造，常帶有原本的啟動子更增加危險機率。
- - - - 重新分化
        
        成為新的植株
        
        稱為全能發展性
  - - - 芽B 根尖嫩莖發芽種子
        
        由組織碎片長出一團未分化的細胞團塊
        
        療傷組織
        
        可培養出小苗
  - - - 可以無限制的大量無性繁殖
        
        更由於生長點組織無病毒感染
        
        可以用來繁殖無病的幼苗
  - - - 對其他生物有醫療效果或毒性
        
        利用組織培養技術
        
        自組織培養懸浮液中萃取產物比較容易
        
        例子
        
        抗癌藥物紫杉醇噬紅豆杉之二次代謝產物
        
        人參的ginsendsides
        
        黃連的berberine
        
        罌粟的sanguinarine
  - - - 獲得單倍體植株
        
        藉此顯現隱性基因之性狀
        
        例子
        
        甘藷
        
        玉米
        
        水稻
  - - - 可以進行不同品種的體細胞融合
        
        可以獲得優良性狀之品種
        
        常為不捻性
        
        例如
        
        番茄與馬鈴薯之體細胞雜種馬鈴茄
- - - - 將水稻改良成富含鐵及維生素A前驅物的β胡蘿蔔素
  - - - 可以藉由植物產生病源的抗原，讓人類在食用後即產生抗體的食用疫苗(edible vaccine)
    - - 以馬鈴薯產生的B型肝炎疫苗
  - - - 基因轉殖的甜瓜中，利用病毒的酵素分解乙烯合成過程中的重要成分
      - 在蕃茄中直接降低乙烯合成過程中的中間產物的生成，均可延緩果實成熟
  - - - 蕃茄轉殖AVP1基因後，根系的發展較佳，因而抗旱，也因此長得較好
  - - - 基因轉殖的油菜改變種子油脂成分，其中增加大量的lauric acid及mystric acid，以替代來自椰子油及棕櫚油的來源，供糕餅烘焙或油炸之用
  - - - 病毒交互作用
        
        以基因轉殖方式讓植物作出病毒的外鞘蛋白，佔住病毒感染的路徑，藉此阻止病毒之感染
      - 反義RNA
        
        以基因轉殖方式讓植物作出病毒的反義RNA，以阻止病毒蛋白質的形成
  - - - 玉米的根蟲病，過去只能用輪作及殺蟲劑對抗，經由基因轉殖蘇力菌（Bacillus thuringiensis，簡稱Bt）的毒素基因，即可抗蟲
  - - - 大量種植可能會破壞土地
      - 種子公司賣出不會繁殖的作物種子，使農民須不斷向種子公司購買種子，令種子公司獲利，貧富差距增大
    - - 提高作物產量，減少飢荒
      - 使作物更好生長，降低糧食價格
  - - - 最有名的是“Roundup Ready”品種，可以不受“Roundup”除草劑的影響，直接噴灑除草劑仍能正常生長，目前有玉米、棉花及大豆產品