上篇文章簡要概述了葉綠體的身世。有興趣的朋友可以去我的主頁檢視《葉綠體的作用遠超你的想象，它是未來農業革命的曙光！（身世）》這篇文章。我們瞭解到葉綠體起源於真核細胞內吞藍藻，然後經長期進化演變成現在的葉綠體。它有一套屬於自己的DNA，上面編碼了很多基因。因此，葉綠體擁有了一定的自主權，可以按照自己的需求去表達一些基因。正因為葉綠體的這個特性，葉綠體基因工程就應運而生了。所謂葉綠體基因工程，是以葉綠體為載體，讓葉綠體來表達我們感興趣的基因。葉綠體基因工程的優勢在哪，與傳統基因工程相比有哪些特殊的應用價值呢？

傳統的基因工程大多是將我們的目的基因插入到植物的核基因組內。因為細胞內是含有一個細胞核，一套染色體，所以目的基因在匯入後的表達量一般不是很高。比如，抗蟲BT蛋白基因在植物體內的表達一般比較低，這樣就很容易造成耐受性，起不到很好的抗蟲效果。更重要的，由於外源基因插入在核基因組，可以隨著生殖細胞傳遞。比如，外源基因可以透過花粉向外界傳遞，對生態環境造成嚴重威脅。

相反，葉綠體基因工程操作的物件是葉綠體基因組。一個葉肉細胞含有數十個葉綠體，如果成功地將目的基因匯入到葉綠體中，目的基因的表達量將會比匯入細胞核的增加數十倍。不僅如此，葉綠體上的基因資訊只能透過母體遺傳，不能透過花粉傳遞，大大降低了對生態環境的威脅。

目前，我們所用的酶都是透過工業發酵而來。這一過程技術要求複雜且昂貴，不僅需要建立發酵設施還要不厭其煩地保持無汙染的環境。另外從宿主細胞中純化酶及其製劑也非常耗時並且昂貴。因此，人們就想到利用葉綠體來表達這些酶。因為葉綠體在葉片中含量極為豐富，不用擔心產量不夠。而且，葉片酶可以加工成凍乾的植物粉末進行儲存而不喪失酶的活性。這樣大大的節約人力和物力。不僅如此，在傳統的發酵過程中，由於微生物的生活特性，會產生大量的二氧化碳及一些有毒氣體，而這些在葉酶生產過程中都會被避免。所以，葉酶是以後生產酶類的一個重要趨勢。當前，已經有二十餘種酶透過葉綠體成功表達並進入商業化。

葉綠體不僅可以用來生產酶，還能生產蛋白藥物。例如，胰島素他的本質是蛋白質，同樣可以利用葉綠體進行表達。但是，科學家們用葉綠體表達蛋白質藥物還有更深層次的理由。通常情況下，蛋白質只能注射不能口服，因為蛋白質在胃酸的作用下會被降解失去原有的活性，失去治療作用。但最新研究發現，我們的胃不能很好的降解植物細胞壁。如果利用葉綠體表達蛋白藥物，這些藥物就儲存在植物細胞內，躲過胃酸的降解。當進入腸道後，腸道微生物群可以降解植物細胞壁並將細胞內的蛋白藥物釋放出來，然後被人體吸收。如此，原本昂貴的注射劑就可以透過吃一種特異表達某種蛋白藥的葉片來解決，不僅費用大大降低，還能免去打針的痛苦，真是一舉多得。目前這一設想已經在動物實驗中得到驗證，正逐步向臨床走近。