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外源基因的异源表达与内源基因的过量表达,是转基因操作的两大策略。据国际农业生物技术应用服务组织（International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications,ISAAA）2020年的统计,全世界批准商业化种植的转基因事件,绝大多数（171/194）都是转化利用的外源基因。在其余23过表达内源基因的转基因事件中,19个是转化的反义或双链RNA的合成DNA序列或不良内源基因的突变体,以抑制其表达,以及极少数野生同源抗病基因。分别只有3个和1个转基因事件是转化的内源基因,以改良提高除草剂抗性和恢复雄性不育。转化外源基因异源表达获得近200个转基因事件,已培育出数千个抗除草剂、抗虫以及营养品质改良的转基因品种,获批商业化种植。推广应用后,在增加产量并改善农产品品质的同时,还显著减少合成杀虫剂使用,降低了生产成本,并减少了环境污染。然而,过表达内源基因的转基因事件,基本都止步于试验阶段。究其原因,转化组成型强启动子驱动的外源基因,其表达在转录水平上所受的调节较少,所赋予的新颖功能大多是受体作物本身所不具备的,或者通过不同的途径得以表现。然而,转化内源基因过表达的同源蛋白,往往被复杂的调控网络控制。而且,这些调控网络大多存在反馈抑制和功能冗余,转化内源基因的过表达很难显著改良所期望的表型性状。为验证转基因植物中外源与内源基因编码蛋白的活性差异,以及转录、翻译、翻译后修饰以及所催化可逆反应的调控网络对其活性的影响,本研究选择在拟南芥（Arabidopsis thaliana）基因组拷贝数较少（1个）,且编码蛋白活性容易检测的二氢叶酸还原酶（Dihydrofolate reductase,DHFR）基因,分别从大肠杆菌、拟南芥和玉米中反转录克隆其编码序列（Coding sequqence,CDS）Ec DHFR、At DHFR和Zm DHFR,并将大肠杆菌CDS根据拟南芥基因组的密码子频率进行优化,人工合成优化后的序列Ec DHFRop。然后,用组成型强启动子Ca MV35S驱动这4四种DHFR基因,分别构建双子叶植物表达载体,花序浸染法转化野生型拟南芥。经抗生素筛选、PCR鉴定选择T3代纯合株系,实时定量PCR（Real-time quantitative PCR,RT-q PCR）检测各株系DHFR基因的相对表达水平,Western印迹和酶联免疫（Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA）检测各株系DHFR蛋白积累和酶活性,分析相对于基因表达量的DHFR酶比活性,比较转基因植物中外源与内源基因编码蛋白的活性差异,评价外源与内源基因在作物转基因品种培育中的作用。在组成型强启动子CaMV35S驱动下,转化的外源基因EcDHFR、EcDHFRop和Zm DHFR基因在所有9个T3代株系中的相对表达水平均比野生型拟南芥内源At DHFR基因高出几倍到几百倍。只有内源基因At DHFR转化的3个T3代株系中,因与拟南芥本身的内源At DHFR基因无法区分,RT-q PCR检测的At DHFR基因相对表达水平不可避免地包含了两者的表达,所以At DHFR基因相对表达水平与野生型拟南芥差异不显著。然而,在Ec DHFR、Ec DHFRop、Zm DHFR和At DHFR基因各自转化的3个T3代株系相互之间,转化基因的相对表达水平差异均达显著或极显著水平。由此说明,在同样的启动子驱动下,转化基因本身的CDS对其表达没有影响,而载体表达结构在受体基因组上的整合位点可能是引起不同转基因株系相互之间表达水平极显著差异的主要原因。EcDHFR、EcDHFRop、ZmDHFR和AtDHFR基因各自转化的3个T3代株系编码DHFR蛋白相对积累量平均值分别为0.7381、0.9746、0.7682和0.7519。Ec DHFRop转化株系略有提高,但其差异与同一基因不同转化事件间的差异相当,未达到显著水平。由此说明,密码子偏好可能对转基因编码蛋白质的翻译影响不显著,还不及表达结构整合位点的影响。异源表达大肠杆菌Ec DHFR基因及其密码子优化序列Ec DHFRop的转基因株系,DHFR酶的平均比活性分别为3.055和3.079,比转化玉米Zm DHFR基因的株系（0.841）高2倍多,比转化拟南芥内源基因At DHFR的株系（2.090）高50%。由此说明,外源基因编码蛋白的功能可能不受或少受内源代谢系统的调控,其活性反而高于内源基因编码蛋白,与本研究立题的最初假定相同。