基因工程中標(biāo)記基因的作用是什么？
問(wèn)：基因工程的步驟分四步：提取目的基因→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定。這些步驟中沒(méi)看到用標(biāo)記基因啊，標(biāo)記基因作用是不是對(duì)目的基因的檢測(cè)和鑒定？

答：目的基因的檢測(cè)和鑒定分為分子水平和個(gè)體水平的檢測(cè)。分子水平要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因，采用目的基因探針利用DNA—DNA分子雜交；其次要檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，采用目的基因探針利用DNA—mRNA分子雜交；最后還要檢測(cè)目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)，采用抗體—抗原雜交。在個(gè)體水平的鑒定，不同的轉(zhuǎn)基因采用的方法不同，比如，要鑒定轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉是否成功，需要做抗蟲(chóng)的接種實(shí)驗(yàn)。

從上述目的基因的檢測(cè)和鑒定方法可知，目的基因的檢測(cè)和鑒定沒(méi)有用到標(biāo)記基因。實(shí)際上將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞后是需要篩選的，這個(gè)篩選過(guò)程需要用到標(biāo)記基因。因?yàn)閷⒛康幕虻饺胧荏w細(xì)胞時(shí)，不可能那么，會(huì)有一些導(dǎo)入成功，有的沒(méi)有導(dǎo)入成功，這時(shí)候我們需要將導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)胞選出來(lái)。舉個(gè)例子，假如質(zhì)粒中有抗青霉素抗性基因，那么沒(méi)有導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細(xì)胞將不能在青霉素的培養(yǎng)基中生活，導(dǎo)入重組質(zhì)粒的就可以。這樣我們?cè)谂囵B(yǎng)基中加入青霉素，就可以殺死沒(méi)有導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細(xì)胞，從而將導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細(xì)胞給篩選出來(lái)了。所以標(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(lái)。即：鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞。

如何選擇和篩選轉(zhuǎn)化體是研究人員在進(jìn)行植物表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。科學(xué)家們一直試圖把轉(zhuǎn)化體帶上一個(gè)標(biāo)記，從而便于選擇和篩選。至今已建立了許多標(biāo)記基因，并已插入各種轉(zhuǎn)化載體中。

作為一種標(biāo)記基因必須具備以下4個(gè)條件：
①編碼一種不存在于正常植物細(xì)胞中的酶；
②基因較小，可構(gòu)成嵌合基因；
③能在轉(zhuǎn)化體中得到充分表達(dá)；
④檢測(cè)容易，并且能定量分析。

為了有利于轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞的篩選，無(wú)論是一元載體系統(tǒng)還是雙元載體系統(tǒng)，除目的基因外，植物表達(dá)載體通常攜帶有選擇標(biāo)記基因（selectable marker gene）。選擇標(biāo)記基因在轉(zhuǎn)基因細(xì)胞中表達(dá)后，轉(zhuǎn)化的植株由于具有抗性能夠在相應(yīng)的篩選壓力下正常生長(zhǎng)，而沒(méi)有轉(zhuǎn)化的植株則不能在篩選壓力下正常生長(zhǎng)。在植物轉(zhuǎn)基因過(guò)程中，外源基因?qū)τ谥参锸荏w細(xì)胞的轉(zhuǎn)化頻率相當(dāng)?shù)停虼耍瑸榱藦臄?shù)量龐大的受體細(xì)胞群中得到真正轉(zhuǎn)化細(xì)胞，必須使用合適的特異性選擇標(biāo)記基因。

選擇標(biāo)記基因的安全性問(wèn)題是轉(zhuǎn)基因植物安全性的首要問(wèn)題，因此提高轉(zhuǎn)基因植物標(biāo)記基因的安全性已成為研究熱點(diǎn)。目前提高轉(zhuǎn)基因植物中選擇標(biāo)記基因安全性的策略主要有：
①采用非抗性的、無(wú)爭(zhēng)議的生物安全標(biāo)記基因或?qū)剐曰蜻M(jìn)行一定修飾；②在轉(zhuǎn)化時(shí)使用標(biāo)記基因，但獲得轉(zhuǎn)基因植株后采取措施將其剔除；
③利用無(wú)選擇標(biāo)記基因的直接轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。

基因組學(xué)技術(shù)在分子育種領(lǐng)域主要應(yīng)用方向是分子標(biāo)記輔助育種，傳統(tǒng)的育種存在周期長(zhǎng)，盲目性大等劣勢(shì)，而通過(guò)基因組學(xué)技術(shù)可以大大改善這些劣勢(shì)，育種中伴隨著研究標(biāo)記數(shù)量的發(fā)現(xiàn)、篩選、驗(yàn)證的過(guò)程，我們針對(duì)每個(gè)階段介紹了相應(yīng)的基因組學(xué)技術(shù)和平臺(tái)，包括10X Genomics基因組測(cè)序、SNP定制芯片、AgriSeq靶向測(cè)序、IMAP等。

目前可以說(shuō)是生物技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)、基因編輯技術(shù)和人工智能技術(shù)等都推動(dòng)著分子育種向分子設(shè)計(jì)育種階段跨越。博奧晶典也會(huì)不斷地研發(fā)和引進(jìn)最新的科學(xué)技術(shù)，為分子育種事業(yè)助力。