农杆菌转化法是否适用水稻等单子叶植物

 

选修3中的农杆菌转化法适用双子叶、裸子植物，但是在题中见到水稻的导入用此方法，水稻是单子叶植物，怎么解释呢

农杆菌，是一种革兰阴性菌，在自然情况下可以通过伤口侵染植物。“农杆菌———植物”间基因转移促使了第一株转基因植株的诞生。

目前，农杆菌转化仍然是转化植物实验中广泛使用的主要方法，其毒性基因（vir）在此过程中扮演着重要角色。毒性基因通常存在于Ti质粒，这套系统使得T—DNA能携带外源基因转化进入植物的基因组。

利用农杆菌对植物进行转化，首先将目的基因插入到Ti质粒衍生的转化载体上，形成重组DNA，然后将重组DNA转入含有Vir致病基因的农杆菌，再通过上述农杆菌侵染植物外植体。植物伤口处的细胞分泌大量的酚类化合物、中性糖，酚类化合物如乙酰丁香酮（AS）和羟基乙酰丁香酮（HO-AS）等，一些中性糖如L-阿拉伯糖、D-木糖等，上述物质既是根瘤农杆菌的趋化物，又是农杆菌中毒性基因Vir表达的诱导物，在它们的作用下，导致T-DNA的加工和转移，从而侵染植物细胞。

研究表明，作为主要诱导物的乙酰丁香酮和羟基乙酰丁香酮等酚类物质，主要在双子叶植物细胞壁中合成，通常不存在于单子叶植物中，因此根瘤农杆菌不易直接侵染单子叶植物。

由于单子叶植物不是农杆菌的天然宿主，曾经认为农杆菌介导法不适合禾谷类植物等单子叶植物的遗传转化，但是随着农杆菌侵染机理研究的深入，采用相应的技术措施，经过调整和改进有关技术，农杆菌介导禾谷类等单子叶植物基因转化已经获得成功。

如选择合适的农杆菌菌株、添加乙酰丁香酮等趋化和诱导物质，农杆菌介导的遗传转化法在水稻、小麦等单子叶植物中也获得成功，从而使其成为一种被广泛地应用于单子叶植物和双子叶植物的遗传转化的方法。

其实，早在1990年水稻的农杆菌介导法转化就获得过转基因植株，1997年小麦的农杆菌介导法成功。除了禾谷类作物外，其他单子叶植物也获得了成功。如吊兰，水仙等。到目前为止，已有约7科20多种单子叶植物利用农杆菌介导法转化成功。目前50%的转基因植物是通过农杆菌转化的。

这种方法的优点在于简单有效、转化的外源DNA结构完整、整合位点稳定、转化效率高、整合后外源基因结构变异小等。当然，与双子叶植物相比，农杆菌侵染单子叶植物能力较差，转化率低，转化的外源基因表达水平低。单子叶植物的转化率也可达20%～30%，双子叶植物的转化率可高达80%～90%。因此人们还在不断改进Vir区的基因表达，感受态细胞选择等方面改进农杆菌介导法。

所以说并不是说农杆菌介导法无法转化单子叶植物。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，我国一半以上人口以稻米为主食。每年虫害造成水稻的减产，给粮食生产造成了巨大的经济损失。传统的化学农药防治方法带来了环境及食品的污染，效果也不能持久，而传统的育种方式也很难满足生产的需要。目前，利用基因工程手段培育抗虫水稻品种成为解决这一问题的最主要手段之一。

 

以水稻粳稻品种空育131、垦稻12、台北309（TP309）为材料，用农杆菌共转化的方法将质粒p1300和p13W8导入受体材料，将转化植株进行PCR鉴定， 可初步确定目的基因已经整合到水稻基因组中，并顺利得到少量幼苗。