植物遗传转化中基因受体的选择

刘进平 （华南热带农业大学农学院 海南儋州 571737）

摘要 本文对影响基因受体选择的几个因素如基因转化方法、受体的再生能力、受体材料的生理状态和再生途径，以及体细胞无性系变异的发生进行综述。

关键词 遗传转化，基因受体，体细胞无性系变异

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

植物遗传转化中基因受体通常有体外培养材料和活体材料两类。利用体外培养材料如原生质体、悬浮培养细胞、愈伤组织、小孢子和原初外植体等作为基因受体，即通过组织培养和植株再生来实现遗传转化，是目前最主要的方法。此外，使用活体材料如完整植株、种子或花粉等作为基因受体，以及利用花粉管通道法或子房注射法等直接将外源基因导入受体植物也取得了成功。影响基因受体选择的因素包括基因转化方法、受体的再生能力、受体材料的生理状态和再生途径，以及体细胞无性系变异的发生等，其中限制基因转移的首要因素当属受体的再生能力，因为建立高频植株再生体系是植物基因转化的一个重要条件，但是其他因素在不同程度上和以不同方式影响植物基因转化的有效性。本文将对基因受体选择需要考虑的几个因素加以考察。

1 基因受体的选择要考虑基因转化方法和受体的再生能力

对双子叶植物进行遗传转化通常采用根癌农杆菌（ Agrobacterium tumefaciens ）载体系统，利用该载体系统的转化方法包括共培养法（cocultivation）和整株或种子接种共感染法，共培养法中采用受体通常有原生质体、悬浮培养细胞、叶盘和茎段等其他原初外植体。利用根癌农杆菌载体系统具有很多优点，并且取得了极大的成功，但是对于除百合目和天南星目以外绝大多数单子叶植物，尤其是对农业生产至关重要的禾谷类作物而言，都不是根癌农杆菌的天然寄主，通常不采用这一方法进行遗传转化，但并非绝对，目前水稻利用此法效果也很好。

利用DNA直接导入法如PEG（polyethylene glycol，聚乙二醇）诱导法、脂质体（liposome）介导法、电激法（electroporation）和显微注射法（microinjection）等虽然没有宿主限制，但这些方法的一般采用的受体为原生质体，也有少数采用花粉或小孢子作为受体。绝大多数植物难以进行原生质体培养和植株再生，即使有些植物种类可以进行原生质体培养和植株再生，但是基因型专一性也限制了一些在优良品种上进行遗传操作。双子叶植物中大多可以从叶肉组织分离原生质体进行培养和再生，但单子叶植物很难从叶肉分离原生质体进行培养，目前只有水稻等可以从叶肉原生质体培养获得再生植株的报道，而主要是从未成熟胚或小孢子产生的胚性悬浮培养细胞中分离原生质体，而胚性悬浮细胞在长期培养过程中再生能力会逐渐下降，变异增加，所以来源并不可靠。另外，原生质体培养程序复杂，再生困难，重复性和可靠性差，有时再生植株不育或育性较低也是一个问题。利用电激法和显微注射法目前有少量报道可以从器官化的组织材料如小孢子产生的原胚、损伤的未成熟合子胚、体细胞胚或叶基部上进行基因转移。

微弹轰击法（microprojectile bombardment, particle bombardment, biolistics）又称基因枪法（particle gun），是除根癌农杆菌载体介导法之外的第二种主要的遗传转化方法，这种方法无宿主限制，对单双子叶植物同样有效，不存在基因型专一性，也不受培养类型的限制，可以对原生质体、悬浮培养细胞、愈伤组织进行基因转移，也可以对再生能力较强的成熟和未成熟胚、分生组织、茎尖、花粉细胞、子房和叶盘等原初外植体进行转化，这对于单子叶植物如禾谷类作物十分重要，因为这可避开原生质体作为基因受体的限制。目前单子叶植物常用的受体材料主要是从成熟或未成熟胚等获得的胚性悬浮细胞和胚性愈伤组织，另外以盾片组织等器官化材料也可作为受体（Christou, 1995; Jähne等, 1995）。