在植物細(xì)胞中，基因不僅可以在細(xì)胞核和線粒體上識別，及在蛋白質(zhì)上找到，還可以在光合作用產(chǎn)生的葉綠體上顯示出DNA（脫氧核糖核酸）特征和構(gòu)成蛋白質(zhì)的核糖體信使RNA（核糖核酸）。德國馬克斯普朗克分子植物學(xué)研究所的科學(xué)家在煙草葉綠體中發(fā)現(xiàn)了對蛋白質(zhì)的構(gòu)成起調(diào)控作用的基因開關(guān)，借助所謂的核糖開關(guān)，可以開啟或關(guān)閉煙草植物中的葉綠體基因。未來利用這種核糖開關(guān)，可以提高轉(zhuǎn)基因作物的生物安全性。



　　要構(gòu)成一種有特定基因的蛋白質(zhì)，首先必須使DNA轉(zhuǎn)錄成所謂的信使RNA，這些RNA分子起引導(dǎo)作用，由其引導(dǎo)來搭建細(xì)胞的蛋白質(zhì)工廠。幾年前，科學(xué)家已經(jīng)在細(xì)菌細(xì)胞段中發(fā)現(xiàn)了一些信使RNAs，可以與代謝物連接，通過改變RNA分子的空間結(jié)構(gòu)，就可以開啟或關(guān)閉蛋白質(zhì)生產(chǎn)。核糖開關(guān)對于細(xì)菌來說是一個快速和有效的控制蛋白質(zhì)合成的方法，但在植物細(xì)胞的葉綠體內(nèi)，之前還沒有發(fā)現(xiàn)自然存在的核糖開關(guān)。



　　位于德國波茨坦的馬普分子植物學(xué)研究所的科學(xué)家改變了核糖開關(guān)，將其引入到葉綠體基因組中，用于控制單個葉綠體蛋白質(zhì)的構(gòu)成。研究人員將一個基因引入到一種茶樹葉綠體的DNA中，將茶樹作物的成分*作為“開關(guān)”，它能附著到信使RNA核糖開關(guān)上，然后確保葉綠體和核糖體組合物上的RNA能夠被識別。研究人員拉爾夫·波克表示，利用*核糖開關(guān)，未來不僅可以針對性地研究葉綠體的功能，而且使核糖開關(guān)在生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。由于葉綠體非常適合生產(chǎn)功能材料，例如每一個煙草細(xì)胞含有多達(dá)100個葉綠體，葉綠體基因可以比細(xì)胞核DNA形成更多的蛋白質(zhì)。馬普研究所的科學(xué)家已將這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到轉(zhuǎn)基因煙草上，使開發(fā)出的轉(zhuǎn)基因煙草的葉片上含有較多的抗生素。



　　轉(zhuǎn)基因的葉綠體可使蛋白質(zhì)的產(chǎn)量更大，在許多情況下，如果植物細(xì)胞持續(xù)繁殖，受新陳代謝和光合作用的影響，植物的生長會變形或變慢，核糖開關(guān)可以防止這一點(diǎn)。因?yàn)樵谄渥饔孟?，相?yīng)的基因開關(guān)可以只有在植物生長和收獲時打開。