葡萄遗传转化体系研究进展

博士□兽医硕士专业学位□

硕士■农业推广硕士专业学位□同等学力在职申请学位□中职教师攻读硕士学位□

工程硕士专业学位□高校教师攻读硕士学位□风景园林硕士专业学位□

西北农林科技大学

研究生课程考试试卷封面

（课程名称：高级果树学专题）

学位课□选修课■补修课□

研究生年级、姓名 2010级向江

所在学院及专业园艺学院果树学

任课教师姓名范崇辉

考试日期 2011年5月30日

考试成绩

评卷教师签字处

葡萄遗传转化体系研究进展

向江

（西北农林科技大学园艺学院陕西杨凌712100）

摘要：通过大量文献阅读，从葡萄遗传转化的基因、遗传转化途径、遗传转化受体、遗传转化应用及提高转化效率的方法等方面对葡萄遗传转化体系的研究进展进行了具体的概述，旨

在通过概括性的总结分析前人的研究结果得出经验并从中找出新的突破点，为提高葡萄品质打

下基础，为以后的科学研究探寻道路。

关键词：葡萄；遗传转化；转化效率；抗病

中图分类号：文献标识码：A 文章编号：0513-353X

Research Progress Of Grape Genetic Transformation System

Xiang Jiang

（College of Horticulture Northwest University of Agriculture and Forestry Yangling 712100, Shaanxi P.R. China）

Abstract:Through extensive literature reading, gave a summary of grapes genetic transformation system research progress from the aspects of the gene of grapes genetic transformation, way of genetic transformation, receptor of genetic transformation, application of genetic transformation and how to improve the efficiency of genetic transformation. Aiming to find new breakthrough from the research of predecessors and find a way for the later scientific research .

Key words: grape; genetic transformation; efficiency; disease resistance

葡萄是一种多年生的藤本植物，其栽培面积和产量均位于果树的第二位[1]，作为世界四大水果之一，葡萄以其独有的特性深受欢迎。在我国，葡萄的栽培面积正逐年扩大。随着酿酒工业的不断崛起，酿酒葡萄的栽培正在逐年扩大并推广。然而，由于葡萄的生长周期较长，其育种周期亦很长，给科研及生产带来了不便。基因工程的产生为葡萄的遗传转化带来了很大的方便，大大缩短了育种年限。遗传转化是基因工程的关键一步，直接关系到基因工程的成果能否运用于生产中。但是由于葡萄基因数量多且多呈杂合状态，限制了分子育种的开展。

因而，葡萄的转基因遗传转化研究工作难度较大，常常无法获得转基因再生植株或只获得少数再生植株[2]。直到20世纪90年代, 随着分子生物学研究的深入和转基因技术的日趋成熟, 才在葡萄遗传转化体系等方面有了较多工作。陈力耕等[3] 、周鹏等[4]、孙仲序等[5] 、韩继成等[6]先后在葡萄遗传转化工作上获得了成功，为葡萄遗传转化工作奠定了基础。从此，葡萄遗传转化受到了普遍重视，许多学者开始进行葡萄遗传转化的研究。

1.葡萄遗传转化基因

目前, 葡萄遗传转化导入的基因多为报告基因[ 7-13]，近年也成功地导入了少量有重要经济价值的目的基因，其中包括GFLV( 葡萄扇叶病毒) [14、15]、西红柿斑点病毒[16] 、GCMV ( 葡萄铬黄花叶病毒）[17]的CP( Coat Protein)基因, B.t.(苏云金杆菌)杀虫蛋白基因[18]及几丁质酶

基因。虽然成功导入葡萄的目的基因的数量和种类还很少,但是目前为止，已有大量可以用于遗传转化的基因，包括几丁质酶基因[19]，溶肽酶基因[20]，溶菌酶基因[21]等基因。只是由于对葡萄进行遗传转化困难，从而限制了基因工程育种的发展。因此，研究高效的遗传转化系统是当前葡萄基因工程育种中迫切需要解决的问题。[1]

2.葡萄遗传转化的途径

2.1Ti 质粒做载体感染葡萄

质粒是细菌细胞内一种自我复制的环状双链DNA分子，能稳定地独立存在于染色体外，并传递到子代，一般不整合到宿主染色体上，是重组DNA技术中重要的工具。由于遗传转化后多存在嵌合体，对于用质粒作为遗传转载体的途径的研究有一定限制。1989年，李云等[1]用改进的Ti质粒做载体感染葡萄茎尖，获得了转化体。为葡萄遗传转化体系的建立提供了可供参考的条件。

2.2根癌农杆菌介导的遗传转化

根癌农杆菌能在自然条件下趋化性地感染140多种双子叶植物或裸子植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤。根癌农杆菌的Ti质粒上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系，被誉为“自然界最小的遗传工程师”[22]。一些学者在作了一些探索，并获得可喜的成果。L.

Martinelli等人用根癌农杆菌作为介导，将抗RUGOSE木疾病复合体基因导入葡萄内，通过再生培养使其得到表达[23]。Gall 等(1994) 以葡萄砧木110 Richter花粉诱导的体细胞胚与携带有GCMV-CP 基因的农杆菌共培养, 获得了转基因株[17]。Mauro等(1995) 用砧木品种41B 和S04 以及一个欧洲葡萄的花粉胚性细胞悬浮液与农杆菌共培养, 成功地将GFLV的CP基因导入再生植株体内[15]。Krastanova等(1995) 通过农杆菌系LBA4404 将GFLV-FB的CP基因导入了沙地葡萄和110Richter花粉的胚性愈伤组织和成熟胚的下胚轴碎片中，得到再生植株[14]。

由于根癌农杆菌的种种优点，其在葡萄遗传转化体系中也扮演着重要的角色。具有不可动摇的地位。

2.3发根农杆菌介导的遗传转化

发根农杆菌诱导产生发状根，其特征是大量增生高度分支的根系。其Ri质粒上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。因此，可以通过将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移和整合，然后通过细胞和组织培养技术，得到转基因植物。对此，研究人员也进行了研究和探索。迄今为止，采用发根农杆菌介导的遗传转化途径仅Nakano等(1994) 用来自叶片的体细胞胚与发根农杆菌共培养，获得了一例转基因株，并发现该转基因株分枝多、矮化、卷叶、具变化的花型和生成大量的根[12]。发根农杆菌不仅可作为遗传转化的载体，还可以作为某些农艺上感兴趣品质的基因来源。但是，对于葡萄来说，由发状根诱导的组织再生能力较差，因此，用发根农杆菌进行遗传转化时，应选择那些易于从根再生出植株的葡萄品种。

2.4基因枪法用于普通遗传转化体系

单独运用基因枪法对葡萄进行遗传转化的报道很少，仅Hebert 等在1993年报道用裹有GUS和NPTII基因的微粒轰击杂种葡萄Chancellor 的胚性培养物, 获得了转基因愈伤组织, 但未得到再生植株，直到1995年，Hebert 等才从此种愈伤组织中再生出植株，并经Southern 检测证实NPT II基因确实导入了转基因植株体内[31]。Hebert等认为基因枪是一个有效的转化杂种葡萄Chanaller的方法，可能对某些葡萄品种非常适合，但还有待于进一步实验。

基因枪法与根癌农杆菌相结合，是一种对葡萄进行遗传转化较为有效的措施。Scorza等(1995)以无核葡萄未成熟的合子胚中诱导产生的体细胞胚为试材，体细胞胚先被基因枪轰击