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人粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(hGM-CSF)是一种具有多项潜能的造血生长因子，具有十分重要的临床应用价值，在国际生物技术制药市场上占有重要的位置。本研究根据已知的hGM-CSF序列设计引物，以质粒pBR322-hGM-CSF为模板，经PCR扩增得到hGM-CSF基因，将其分别克隆到大肠杆菌表达载体和植物表达载体中，为了增强外源的表达，采用不同的启动子及调控序列构建了不同的植物表达载体，分别转化原核宿主DH5α和真核宿主烟草中, 建立hGM-CSF-GUS融合基因的表达系统，并对各表达系统进行外源基因表达效率的比较，以期为建立高效的生产药用蛋白hGM-CSF的生物反应器系统探索新的途径。
本研究获得主要结果如下：
采用PCR的方法克隆了hGM-CSF基因，插入原核表达载体pGEX-4T-1中，获得重组质粒pGEX-hGM-CSF，并转化大肠杆菌DH5α，用IPTG诱导表达，表达产物经SDS-PAGE鉴定并用Western blot检测。SDS-PAGE显示结果，得到40.5KD的目的蛋白，表达量可达菌体总蛋白的17.9％。Western blot检测表明，抗hGM-CSF单抗可与相对分子量40.5KD大小的电泳条带发生特异性反应，表明目的蛋白hGM-CSF可有效表达；
克隆了烟草泛素启动子Ubi.U4，并与 CaMV35S启动子、Ω序列以及Kozak序列组合构建了八个hGM-CSF-GUS基因表达载体并转化烟草。研究结果表明，烟草泛素启动子Ubi.U4与CaMV35S串联使用，并附加Kozak序列，显著提高了GUS基因的表达效果，其瞬时表达效率和在转基因植株中稳定表达效率分别为99.93+3.06 nmol 4-MU mg-1 protein min-1和116.66+16.83 nmol 4-MU mg-1 protein min-1，是单独使用CaMV35S启动子的10倍（10.12+0.92 nmol 4-MU mg-1 protein min-1）和4倍（28.69+4.64 nmol 4-MU mg-1 protein min-1）左右，可见来源于双子叶植物烟草的泛素启动子Ubi.U4对CaMV35S启动子驱动的外源基因的表达有增作用。
烟草泛素启动子附加Kozak序列的瞬时表达活性和稳定表达活性大约为CaMV35S启动子的2.5倍和2倍，说明来源于烟草的泛素启动子与Kozak序列在烟草中也具有一定的协同增效表达的作用。
八种表达载体转化hGM-CSF-GUS基因共得到438株再生烟草植株，其中GUS检测阳性植株222株，转化效率为50.8％，表明烟草在转化hGM-CSF-GUS基因的效率较高。通过报告基因GUS分析、PCR检测和RT-PCR检测表明，八种表达载体转化的hGM-CSF基因均已整合至烟草基因组DNA中，并且在转基因植株中发生转录，为进一步在烟草中高效表达hGM-CSF基因奠定基础。