Ti质粒的结构

Ti质粒存在于能够引起植物形成冠瘿瘤的土壤农癌杆菌中。这种肿瘤的形成是由Ti质粒决定的，故称为诱导肿瘤的质粒，简称Ti质粒。

在Ti质粒诱导的肿瘤细胞中，具有大量的不正常的氨基酸类物质——冠瘿碱，这是一类相对分子质量较小的碱性氨基酸衍生物，由Ti质粒DNA编码。正常植物细胞不能合成和利用冠瘿碱，而土壤农癌杆菌能够选择性地利用这类化合物作为自己唯一的能源、碳源和氮源。根据冠瘿瘤合成的冠瘿碱种类，Ti质粒可分为章鱼碱、农杆碱、农杆菌素和琥珀碱4种不同类型。

Ti质粒为环状双链DNA，相对分子质量为1.2×108，片段大小为200～250 kb。Ti质粒可分为4个区：①T-DNA区（transfer-DNA region），Ti质粒中能转移到植物细胞内的区域，是Ti质粒最重要的组成部分。不同来源的菌株，T-DNA的长度为12～24 kb。T-DNA区所携带的基因主要有两个功能，一是决定肿瘤的形成和形态，二是控制冠瘿碱的合成。这也是Ti质粒的主要功能，说明T-DNA是Ti质粒的核心区段。在T-DNA左右边界各有一个长为25 bp的重复序列，在不同的Ti质粒上高度保守，其中14 bp是完全保守的，分10 bp（CAGGAATATAT）和4 bp（GTAA）不连续的两组。左右两个边界序列对于T-DNA的转移和整合是不可缺少的，尤其是右边界序列的缺失或突变，可导致T-DNA的转移功能大大降低，甚至完全丧失。引发植物产生肿瘤的基因（Onc）都在T-DNA区域。只要保留T-DNA边界序列，虽然中间Onc等序列被替换，T-DNA区仍可转移并整合到植物基因组中去。因此，将外源DNA片段插入到T-DNA区域的一定位点，就可以利用T-DNA的转移特性，将基因导入植物的基因组，达到转基因的目的。②毒性区（virulence region，vir），位于T-DNA区的上游的一个30～40 kb的区域内，该区段编码的基因虽然并不整合进植物基因组，但其表达产物可激活T-DNA向植物细胞的转移，这一区域也称为致病区。③接合转移区（region encoding conjucations，con），该区含有与农杆菌之间接合转移有关的基因（tra），这些基因受宿主细胞合成的冠瘿碱激活，使Ti质粒在细菌之间转移。④复制起始区（origin of replication，ori），调控质粒的自我复制。