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1、五种常用的植物转基因技术杂粮作物2010.30(3):186～189RainFedCrops''……文章编号:1003—4803(2010)03—0186—04五种常用的植物转基因技术汪由,吴禹,王岩,李兆渡,王光霞(1.辽宁省农业科学院创新中心,辽宁沈阳110161;2.沈阳市东陵区白塔街道办事处,辽宁沈阳110167)摘要:从原理,基本步骤和优缺点等几个方面对农杆茵介导法,基因枪法,超声波介导法,子房注射法和花粉管通道法等5种常用的植物转基因技术进行了简要介绍.关键词:农杆菌介导法;基因枪法;超声波介导法;子房注射法;花粉管通道法;原理;基本步骤;优缺点中图分类
2、号:$336文献标识码:B植物转基因技术是通过各种物理的,化学的和生物的方法将从动物,植物及微生物中分离的目的基因整合到植物基因组中,使之正确表达和稳定遗传并且赋予受体植物预期性状的一种生物技术方法.1983年,首例抗病毒转基因烟草的成功培育标志着人类开始尝试利用转基因技术改良农作物.目前,植物转基因技术已在作物改良和育种领域发挥了重要作用.通过植物转基因技术,一些来自于动物,植物及微生物的有益基因如抗病/虫基因,抗非生物胁迫性状基因及特殊蛋白基因已被转化到农作物中以改良现有的农作物和培育新的农作物品种.以DNA重组技术为基础的植物转基因技术极大地扩展了基因信息的来
3、源,打破了远缘物种间自身保持遗传稳定性的屏障.植物转基因技术已应用到玉米,水稻,小麦,大豆和棉花等许多农作物.同时,该技术也正在被尝试用于茄子和草莓等其它的作物中"J.目前,根据转基因植物的受体类型,植物转基因方法可以分为3大类:以外植体为受体的基因转化方法,如农杆菌介导法,基因枪法和超声波介导法;以原生质体为受体的基因转化方法,如聚乙二醇法,电击法,脂质体法及磷酸钙?DNA共沉淀法;以种质系统为受体的基因转化方法,如子房注射法和花粉管通道法j.由于以原生质体为受体的基因转化方法有原生质体培养难度大,培养过程繁杂,培养工作量大且培养技术不易掌握;原生质体再生植株的遗
4、传稳定性差,再生频率低并且再生周期长;相关的转化方法的转化率低,效果不理想等缺点,所以该类基因转化方法未被作为植物转基因的常规方法广泛使用.本文将对农杆菌介导法,基因枪法,超声波介导法,子房注射法和花粉管通道法的原理,基本步骤和优缺点作以简要介绍.1以外植体为受体的基因转化方法1.1农杆菌介导法农杆菌介导法是最早应用,最实用有效并且具有最多成功实例的一种植物转基因方法J.农杆菌是一类普遍存在于土壤中的革兰氏阴性细菌.目前,用于植物转基因介导的农杆菌是根癌农杆菌和发根农杆菌.某些根癌农杆菌和发根农杆菌分别含有大小为200—800bp的结构和功能相似的质粒和Ri质粒J.
5、Ti质粒和Ri质粒含有3个功能区:参与农杆菌侵染植物过程的vir区,参与农杆菌基因整合到宿主植物基因组过程的T-DNA区,在农杆菌中启动质粒复制的orj区.在vir区上的vir操纵子群作用下,rrj质粒和Ri质粒能将自身的T-DNA转入宿主植物细胞内,而后将T—DNA整合到植物基因组中J.T-DNA是质粒上一段10～30kb的序列,它的两端各有一段高度保守的25bp的同向重叠序列.由于T.DNA转化无序列特异性,因此可用任何基因片段代替原来的T.DNA基因片段进行.农杆菌介导法的原理是:在农杆菌基因chvA,chvB,pscA,andatt家族所编码的蛋白和植物伤口
6、产生的酚类物质和糖类物质的共同作用下,农杆菌识别并附着在宿主细胞壁上.virD4和virB基因编码蛋白组成的typeIV分泌系统将单链VirD2一T—DNA复合体运送到宿主细胞内.此外,VirE3,VirE2和VirF蛋白也通过该系统进入宿主细胞质中.在宿主细胞质中,VirE2蛋白与VirD2一T—DNA复合体结合.在VirD2核定位信号,某些农杆菌蛋白和宿主细胞蛋白的共同作用下,VirD2.T—DNA复合体进入细胞核.在VirD2,VirE2,某些宿主细胞核蛋白如AtKu80和DNA连接酶的作用下,T—DNA被整合到宿主基因组中,但具体过程不详"].农杆菌介导法的
7、基本步骤是:(1)诱导目标植物外植体;(2)构建含有目的基因的质粒;(3)质粒导入合适的农杆菌菌株中及该菌株的活化过程;(4)植物愈伤组织的微伤口处理及农杆菌侵染;(5)共培养及脱菌处理;(6)愈伤组织筛选,分化与植株再生;(7)再生植株及其后代的外源基因及其表达产物的分子检测;(7)转基因Tl代的目标性状鉴定".农杆菌介导法具有操作简单,转化效率较高,重复性好,单拷贝整合,基因沉默现象少,转育周期短,转化片段收稿日期:2010—03—26作者简介:汪由(1977一),男,硕士,助理研究员,主要从事玉米分子育种研究.第3期汗由等:五种常用的植物转基因技术l87较
