四、影响因素
影响农杆菌介导的遗传转化的因素有农杆菌、植物受体和环境条件三个方面。
1.农杆菌
包含农杆菌菌株及载体。涉及农杆菌菌株的侵染力,农杆菌菌株和载体的组合,农杆菌浓度、侵染时间等。
一般来说,章鱼碱性菌株(如LBA4404)侵染力最小,其次是胭脂碱性菌株(如C58)、琥珀碱性菌株(如EHA101 和EHA105),农杆碱性菌株(如A281)侵染力最强。农杆菌菌株与表达载体的组合共同影响T-DNA 的转移效率。B.K.Amoah 等(2001)研究指出,即使是同一农杆菌菌株介导的小麦幼穗遗传转化,表达载体不同,转化效率也有差异。
好的农杆菌状态、适宜的浓度、侵染时间和共培养时间也对转化成功至关重要。侵染菌液以新鲜制备的为好。李淑洁等(2012)认为,农杆菌侵染菌液浓度、侵染时间、共培养时间,以及乙酰丁香酮浓度、侵染时超声波处理等因子的组合,对遗传转化效率至关重要。Gutlitz 等(1987)认为,植物细胞有一个可承受的农杆菌侵染强度的阈值,超过该阈值,植物遗传转化率下降。增加侵染菌液浓度、延长侵染时间或共培养时间都可以加大农杆菌侵染强度。
2.转化受体
转化受体即外植体的细胞的转化能力是选择转化受体的直接依据,其生理状态对介导成功转化具有重要影响。不同外植体的转化率明显不同,要根据具体植物种类选择最佳的外植体类型。常见的农杆菌介导转化植物外植体、农杆菌菌株见表3-1。
表3-1 部分植物基因转化方法汇总(https://www.daowen.com)

3.环境条件
环境条件主要指组织培养体系和条件。如各个阶段的培养基和培养条件,以及抑菌剂和选择剂浓度及选择时期等。
(1)培养基和培养条件
高效的再生体系是获得转化植株的决定因素。植物再生体系一般包括愈伤组织诱导、芽分化和生根培养三个阶段。培养基根据培养材料的不同而不同。培养基由常用的MS、LS、N6、B5 等常用的基本培养基和生长激素等组成。一般双子叶植物再生比较容易,单子叶植物中禾本科植物再生较困难。近年来禾本科植物小麦、玉米再生体系和转基因研究取得了显著的进展,基因型由原来的模式植物逐渐成为生产中骨干亲本或品种(系)。栗聪等(2014)筛选出郑麦366、新品系D 白C23、Z50和56-10-7四个成熟胚,分化率显著高于模式品种Bobwhite的优良小麦基因型。杨如涛等(2009)建立了玉米骨干自交系幼胚再生体系,李静雯等(2009)、马玲珑等(2015)分别建立了啤酒大麦甘啤4 号幼胚和成熟胚再生体系(啤酒大麦模式品种为goldpromise)。
(2)抑菌剂、选择剂及其浓度
在植物高效遗传转化体系中,抑菌剂和选择剂扮演着同样的提高筛选效率的职能,适宜浓度的抑菌剂和选择剂在提高转基因效率方面具有重要贡献。抑菌剂在农杆菌侵染、共培养结束后开始用于抑制农杆菌生长,常用的抑菌剂有羧苄西林、头孢霉素、timentin等。据报道,不同植物或外植体对不同抑菌剂的敏感性不同。
选择剂用于遗传转化研究中的作用是筛选转化细胞和非转化细胞。选择剂分为抗生素类、除草剂类、报告基因类(GFP、RFP、GUS 等)和其他(如pmi 基因、甘露糖合成基因和木糖合成基因等)。由于抗生素和除草剂都对植物生长有负面影响,抗性标记基因有潜在的生态环境和食用安全隐患,所以在进行转基因生物新品种培育时,慎用此类标记基因,目前这两类标记基因主要用于基因功能鉴定方面。报告基因和其他如pmi基因、甘露糖合成基因和木糖合成基因等作为安全标记基因,具有筛选效率高、生物安全性高等优点,越来越多地应用于转基因植物遗传改良中。不同选择剂的使用浓度随着植物种类、外植体类型的不同而有差异,需要具体进行临界筛选压力实验。