植物遗传转化研究进展

植物遗传转化研究进展

重庆师范大学生命科学学院生物科学（师范）专业2009级

指导教师

摘要：植物遗传转化是一项农业生物技术，它通过某种途径或技术将外源基因导入受体细胞的全基因组中，并使之在受体细胞中得以充分表达。目前一些重要农作物转基因品种已经或即将投入到实际应用，随着研究的不断深入,本文对植物遗传转化的技术作出了新的展望。

关键词：植物遗传转化；植物遗传转化方法；应用；进展

Abstract：Plant genetic transformation is a kind of agricultural biotechnology.It delivers to the whole-genome of receptor cells through a certain approach or technique to make the exogenous genes fully expressed in receptor cells. At present, genetically modified varieties of some important crops have been or are about to put into the practical use. with the deepening of the research,this paper makes a new outlook of the plant genetic transformation technology.

Key words: Plant genetic transformation; the approaches of plant genetic transformation; application; progress

植物遗传转化是指以植物的器官、组织、细胞或原生质体作为受体，通过某种技术或途径转入外源基因，获得使外源基因稳定表达的可育植株。遗传转化也称为转基因技术。转基因植物的研究始于20世纪70年代。到了20世纪80年代，由于基因操作技术的提高和目的基因构建模式等内容的基本完成，植物转基因技术便应运而生。1983年获得了第一例转基因烟草，使植物基因工程发生了质的飞跃，植物转基因技术也已经得到了广泛的应用和发展，人们开始对外源基因导入植物细胞的方法进行大量的探索，建立了多种方法用于植物的基因转化。目前应用最普遍的植物基因的遗传转化方法主要有农杆菌介导法和DNA直接转入法[1,2]。

1 植物遗传转化的方法

植物遗传转化方法是实现植物遗传转化的重要环节之一。在短短的几十年中植物遗传转化技术发展非常迅速，植物遗传转化技术可分为利用载体系统转化和直接遗传转化技术两大类：利用载体系统转化有：农杆菌法、脂质体法；直接遗传转化有：基因枪法、PEG法、电击法、电注射法、显微注射法、花粉管通道法、超声波法等。在众多转化方法中，根癌农杆菌介导的遗传转化是研究最清楚和应用最成功的[3]。下面就简单介绍几种比较常用的转化的方法。

1.1 农杆菌介导法

农杆菌介导法主要是以植物的分生组织和生殖器官作为外源基因导入受体，通过真空渗透法、浸蘸法以及注射法等方法使农杆菌与受体材料接触，从而完成可遗传细胞的转化，然后利用组织培养的方法培育出转基因植株，并通过抗生素筛选和分子检测鉴定转基因植株的后代。农杆菌介导法包括两种:根癌农杆菌介导法、发根农杆菌介导法[4]。

1.1.1 根癌农杆菌介导法

最常用的根癌菌介导转化植物的方法是共培养法。共培养法为Marton等(1979)首次报道，1985 年Horsch等建立农杆菌与叶盘共培养转化法, 以后这一共培养系统又广泛用于愈伤组织细胞、悬浮培养细胞、茎切段、子叶切片、下胚轴切段等离体材料的转化[5]。

1.1.2 发根农杆菌介导法

发根农杆菌是根瘤菌科农杆菌属的革兰氏阴性菌，能入侵染绝大多数双子叶和少数单子叶植物，并诱发被感染植物的损伤部位长出毛状的根[6]。发根农杆菌具有这种特性，是因为它有能诱导产生毛状根的Ｒi质粒。因受体不同，发根农杆菌感染植物的方法可归纳为直接注射法、接种感染法、共培养法三种[7]。

１.2 脂质体法

脂质体是根据生物膜的结构和功能特性，人工用脂类化合物合成的双层膜囊。用它包装外源DNA分子或RNA分子，导入原生质体或细胞，以实现遗传转化的目的[8]。有两

种具体方法：其一是脂质体融合法，先将脂质体与原生质体共培养，使脂质体与原生质体膜融合，然后通过细胞的内吞作用把脂质体内的外源DNA或RNA分子高效地导入植物的原生质体；其二是脂质体注射法，通过显微注射把含有遗传物质的脂质体注射到植物细胞以获得转化。脂质体介导法具有多方面优点，包括：可保护DNA在导入细胞之前免受核酸酶的降解作用，降低了对细胞的毒性效应；适用的植物种类广泛，重复性高。脂质体转化法不足之处是转化率低，并且需要有完善的原生质培养及植株再生技术体系支持。

1.3 DNA直接转入法

DNA的直接转入是指利用植物细胞的生物学特性，通过物理化学的方法将外源基因转入受体植物细胞的技术。为了克服载体法寄主的局限性，如今已发展了基因枪法、电击法、花粉管通道法、显微注射法和PEG法等多种基因的直接转移技术[3]，它们是单子叶植物及部分双子叶植物转化中常采用的基因转化法。

1.3.1 基因枪法

基因枪法是继农杆菌介导法的第二大植物遗传转化方法，是借用火药爆炸、高压气体或高压放电为动力，用微粒对植物进行轰击而将其上的外源基因带入到植物细胞内，该方法可以不受基因型和轰击靶组织的限制[9]。它的基本原理是：将外源DNA包被在微小的金粒或钨粒表面，然后微粒在高压的作用下被高速射入受体细胞或组织中。微粒上的外源DNA进入细胞后，整合到植物的染色体上，然后得到表达，从而实现基因的转化[10]。基因枪法具有受体类型广泛；无物种限制，操作简便快速；可控度高等优点。基因枪法的缺点主要有：转化频率低、价格昂贵、整合过程中易发生重排和高拷贝插入现象及后代遗传不稳定等。基因枪可以分为火药式、放电式和气动式三种类型[9]。

1.3.2 电击法

电击法又称电穿孔法。是一种利用高压电脉冲的电击穿孔作用将质粒DNA导入植物原生质体的方法。此法最初是应用于动物细胞，而现在已广泛应用于各种单子叶植物和双子叶植物。由于这种方法可以适用于单子叶植物和双子叶植物原生质体的转化，并且具有操作简便、对细胞毒性低以及转化率高等优点[11]，因而具有很大的应用潜力。但也