农杆菌介导玉米转基因的影响因素研究

利用转基因技术对农作物性状进行改良是目前转基因技术在农业上的重要应用，该技术可以突破物种间的遗传障碍、跨越物种间的不亲和性、丰富作物的基因资源，从而达到改良农作物性状的目的[1]。

转基因玉米是全球种植面积较大、商业化较早的转基因作物之一，其遗传转化一直备受人们关注[2~8]。

到目前为止，虽然对农杆菌介导玉米的遗传转化有很多报道，但大多以幼胚等二倍体为受体材料，且转基因植株需经若干代的自交筛选才能得到纯合的转基因植株，育种程序复杂。

随着单倍体和转基因技术的成熟，国内外开始了以单倍体为受体的转基因研究，并且在小麦[9]、水稻[10]、烟草[11]和亚麻[12]等植物上得到了成功应用。

玉米的胚芽鞘[13]和茎尖组织[14]等单倍体受体也已经实现了基因转化，但由于植株生长势弱，移栽不易存活，因而未能成为主流的转基因受体。

陈琦[15]利用玉米单倍体幼胚和成熟胚为受体材料进行转基因研究，开拓了单倍体转基因的新方向。

玉米单倍体的遗传转化是一个复杂过程，受到多种因素的影响。

侵染条件的优化对提高其转化效率具有重要作用。

通过继代可以让愈伤组织长时间保持胚性，而胚性愈伤组织是进行侵染的先决条件。

截至目前，该方面的报道内容多集中于如何高频率地诱导愈伤组织，而对于继代条件的研究很少。

菌株选择是影响转化效率的关键。

农杆菌菌株的侵染力在不同玉米基因型之间存在很大差异，因而，不同的玉米自交系对应存在着最为敏感的农杆菌菌株[16]。

权瑞党等[17]和庄志扬等[18]认为，高浓度的农杆菌有利于玉米细胞转化，但菌液浓度过高会导致转化率降低。

侵染时间过短，农杆菌未吸附或吸附的农杆菌少，会导致转化赵爱菊，陈希勇，高增玉，王江浩*（河北省作物遗传育种实验室，河北省农林科学院粮油作物研究所，河北石家庄050035）摘要：以玉米诱导系HHI69诱导玉米自交系获得的单倍体愈伤组织为受体材料，GUS 基因为报告基因，采用农杆菌介导法进行遗传转化，对影响转化效率的侵染条件进行了研究。

山地农业生物学报27(5):382~388,2008Jour nal of M oun tai n Agricu lture and B iology农杆菌介导转化愈伤组织获得抗除草剂转基因玉米植株*朱友银1,2,冯怡1,2,赵德刚1,2*(1.贵州大学生命科学学院贵州省农业生物工程重点实验室,贵州贵阳550025;2.贵州大学教育部绿色农药与农业生物工程重点实验室,贵州贵阳550025)摘要:对4个玉米基因型Q31@Z31、Q31@Z3、Z3、B73胚性愈伤组织进行农杆菌介导基因转化,根据G us基因表达水平,研究了影响农杆菌介导遗传转化玉米愈伤组织的因素。

结果表明,在选用的玉米基因型中,不同基因)为型转化效率存在显著差异,其中Q31@Z31、Q31@Z3、B73转化效率较高,Z3较低。

农杆菌菌液浓度(OD6000.4~0.6、侵染时间为10m i n、23e暗培养3d是较佳转化条件。

通过农杆菌介导遗传转化,获得再生玉米植株,并对再生植株离体叶片进行除草剂抗性检测,发现转基因再生植株叶片可以抵抗200mg/L B asta。

关键词:玉米愈伤组织;农杆菌;遗传转化;G us基因;Pat基因中图分类号:S513;Q789文献标识码:A文章编号:1008-0457(2008)05-0382-07Callus Transfor m ation of A grobac t eriu m-m ediated and P lants R esistant to Herbicide i n Zea m ays L.Z H U You-y in1,2,FEN G Y i1,2,ZHA O D e-gang1,2*(1.Gu izhou K e y Laboratory of A gro-B ioengineer ing,C olleg e of L i f e Sciences,G uizhou Un iver sity,G uiyang Gu izhou550025,Ch ina;2.K ey L abo ra tory of Green P esticide andA gr icu lturalB io eng ineering,M i n istry of Educa tion,Guizhou Un ivers ity,Gu i y ang G i zhou550025,China)Abstrac t:In t h i s report,four g enotypes of m a i ze(Z ea may s L.)e mbryon ic ca lliw ere transfor m ed v ia Ag robacter i u m tu-m efac i ens.T he expression leve l of B-g l ucuron i dase(G us)g ene was used as the ev al uation index of infl uenc i ng trans-for m ati on e fficiency.T he resu lts sho w ed that there w as do m i nan t d ifference a m ong differentm a ize geno types.The hybri d li ne Q31@Z31、Q31@Z3and li ne B73w ere m ore sensiti ve than li ne Z3.I mproved transf o r m ati on effi c i encies w ere ob-=0.4~0.6)for10m i n i n ta i ned when the e m bryonic ca lliw ere incubated w it h A grobacter i u m suspensi on cells(OD600the infecti on m edi um.O pti m ized co-culture cond iti on w as tha t infecti on w as per f o r m ed at23e i n dark f o r3days.The transgenic ma ize plan ts w ith basta-resistant w ere obta i ned v ia Ag robacter i u m-med i ated transfor m a ti on.K ey word s:M a ize(Zea m ays L.);Embryon ic ca ll;i A grobactcri u m tu m efac iens;G ene ti c transfor m a tion;G us g ene;P at gene玉米Zea m ays L.是重要的粮食作物,也是重要的工业原料。

农杆菌介导植物转化的机制及影响转化效率的因素1.农杆菌感染：农杆菌通过其特有的类纤毛附着剂蛋白(T4SS)结构与植物细胞进行初步接触和附着。

2. 感染信号传递：在与植物细胞接触后，农杆菌释放并传递一系列感染信号，包括有效异常淋巴细胞(QvrAB)的诱导、拟南芥(Ca2+)离子内涵物的释放、脑心肌炎物质(AHL)的转运和细胞壁酶的活化等。

3.感染信号诱导细胞凋亡：感染信号的诱导会引起植物细胞凋亡，从而产生切伤的部位或孔洞，在这些切伤或孔洞中形成转化DNA理论允许进入的环境。

4.DNA传递：农杆菌通过T4SS释放线性转化DNA，并借助激发剂打开DNA链，并且该辅助剂经常与T-DNA共同转移到植物细胞总群落中。

5. 植物细胞再生：经过切伤或孔洞进入植物细胞的转化DNA在细胞质中被转录，转录本通过RNA splicing进一步处理并通过核孔复合物进入细胞核。

在细胞核中，转录本通过与受体蛋白结合而在柏氏体中形成mRNA。

mRNA会进一步被转录为蛋白质，这些蛋白质会促进植物细胞再生。

1.植物物种：不同植物物种对于农杆菌的感染和转化效率具有差异。

有些植物对农杆菌的感染和转化具有天然的耐受性或敏感性。

2.植物组织类型：不同植物的不同组织对于农杆菌的感染和转化效率也有所差异。

例如，幼嫩的愈伤组织对于农杆菌的感染和转化效率通常较高。

3.农杆菌菌株：不同菌株具有不同的亲和力和感染能力。

有些农杆菌菌株能够高效地感染和转化植物细胞，而有些菌株效率较低。

4.结构改造：农杆菌通过改造表面酶结构以增加其细胞壁附着能力，从而提高农杆菌感染和转化效率。

5.切伤或孔洞大小：适当的切伤或孔洞大小能够促进农杆菌介导植物转化的效率。

切伤或孔洞过小会限制转化DNA进入细胞，而切伤或孔洞过大则会增加细菌感染的难度。

总之，农杆菌介导植物转化是一种复杂的生物学过程，其效率受到多个因素的影响。

进一步研究和优化这些因素可以提高农杆菌介导植物转化的效率，为植物遗传工程提供更多的可能性。