植物遺傳轉化中基因受體的選擇

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劉進平 （華南熱帶農業大學農學院 海南儋州 571737）

摘要 本文對影響基因受體選擇的幾個因素如基因轉化方法、受體的再生能力、受體材料的生理狀態和再生途徑，以及體細胞無性系變異的發生進行綜述。

關鍵詞 遺傳轉化，基因受體，體細胞無性系變異

SELECTION OF GENE RECEPTOR IN PLANT TRANSFORMATION

Abstrcat Factors influencing the selection of gene receptor in plant transformation such as transformation methods, regeneration capacity of gene receptor, physiological state of gene receptor, regeneration methods and occurrence of somaclonal variation were reviewed.

Key words Plant transformation, gene recptor, somaclonal variation

植物 遺傳轉化中基因受體通常有體外培養材料和活體材料兩類。利用體外培養材料如原生質體、懸浮培養細胞、愈傷組織、小孢子和原初外植體等作為基因受體，即通過組織培養和植株再生來實現遺傳轉化，是目前最主要的方法。此外，使用活體材料如完整植株、種子或花粉等作為基因受體，以及利用花粉管通道法或子房注射法等直接將外源基因導入受體植物也取得了成功。影響基因受體選擇的因素包括基因轉化方法、受體的再生能力、受體材料的生理狀態和再生途徑，以及體細胞無性系變異的發生等，其中限制基因轉移的首要因素當屬受體的再生能力，因為建立高頻植株再生體系是植物基因轉化的一個重要條件，但是其他因素在不同程度上和以不同方式影響植物基因轉化的有效性。本文將對基因受體選擇需要考慮的幾個因素加以考察。

1 基因受體的選擇要考慮基因轉化方法和受體的再生能力

對雙子葉植物進行遺傳轉化通常采用根癌農桿菌（Agrobacterium tumefaciens ）載體系統，利用該載體系統的轉化方法包括共培養法（cocultivation）和整株或種子接種共感染法，共培養法中采用受體通常有原生質體、懸浮培養細胞、葉盤和莖段等其他原初外植體。利用根癌農桿菌載體系統具有很多優點，并且取得了極大的成功，但是對于除百合目和天南星目以外絕大多數單子葉植物，尤其是對農業生產至關重要的禾谷類作物而言，都不是根癌農桿菌的天然寄主，通常不采用這一方法進行遺傳轉化，但并非絕對，目前水稻利用此法效果也很好。

利用DNA直接導入法如PEG（polyethylene glycol，聚乙二醇）誘導法、脂質體（liposome）介導法、電激法（electroporation）和顯微注射法（microinjection）等雖然沒有宿主限制，但這些方法的一般采用的受體為原生質體，也有少數采用花粉或小孢子作為受體。絕大多數植物難以進行原生質體培養和植株再生，即使有些植物種類可以進行原生質體培養和植株再生，但是基因型專一性也限制了一些在優良品種上進行遺傳操作。雙子葉植物中大多可以從葉肉組織分離原生質體進行培養和再生，但單子葉植物很難從葉肉分離原生質體進行培養，目前只有水稻等可以從葉肉原生質體培養獲得再生植株的報道，而主要是從未成熟胚或小孢子產生的胚性懸浮培養細胞中分離原生質體，而胚性懸浮細胞在長期培養過程中再生能力會逐漸下降，變異增加，所以來源并不可靠。另外，原生質體培養程序復雜，再生困難，重復性和可靠性差，有時再生植株不育或育性較低也是一個問題。利用電激法和顯微注射法目前有少量報道可以從器官化的組織材料如小孢子產生的原胚、損傷的未成熟合子胚、體細胞胚或葉基部上進行基因轉移。

微彈轟擊法（microprojectile bombardment, particle bombardment, biolistics）又稱基因槍法（particle gun），是除根癌農桿菌載體介導法之外的第二種主要的遺傳轉化方法，這種方法無宿主限制，對單雙子葉植物同樣有效，不存在基因型專一性，也不受培養類型的限制，可以對原生質體、懸浮培養細胞、愈傷組織進行基因轉移，也可以對再生能力較強的成熟和未成熟胚、分生組織、莖尖、花粉細胞、子房和葉盤等原初外植體進行轉化，這對于單子葉植物如禾谷類作物十分重要，因為這可避開原生質體作為基因受體的限制。目前單子葉植物常用的受體材料主要是從成熟或未成熟胚等獲得的胚性懸浮細胞和胚性愈傷組織，另外以盾片組織等器官化材料也可作為受體（Christou, 1995; J?hne等, 1995）。