根癌农杆菌介导法
根癌农杆菌介导的小麦成熟胚遗传转化研究
根癌农杆菌介导的小麦成熟胚遗传转化研究作者：李砚川来源：《湖北农业科学》2011年第17期摘要：以小麦栽培品种郑麦９０２３成熟胚半胚愈伤组织作为受体材料，通过农杆菌菌株ＧＶ３１０１将目的基因导入受体材料并对转化过程进行了优化。
考查了ＭＳ培养基中ＮＨ４ＮＯ３浓度对组织培养的影响，以及高渗处理对转化过程的作用。
结果显示，２．５倍的ＮＨ４ＮＯ３浓度可明显提高愈伤组织再生率，高渗处理对愈伤组织再生率的提高也有帮助。
经抗性筛选和ＰＣＲ鉴定，共得到了４株转基因小麦植株，平均转化效率为０．１８％。
关键词：小麦；成熟胚；农杆菌；转化中图分类号：Ｓ５１２．１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）17－3637-03Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ－ｍｅｄｉａｔｅｄＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＷｈｅａｔＭａｔｕｒｅＥｍｂｒｙｏＴｉｓｓｕｅｓＬＩＹａｎ－ｃｈｕａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅ Sciences ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｕａｚｈｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ－ｍｅｄｉａｔｅｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ by Agrobacteroum strain GV3101 ｕｓｉｎｇｅｘｐｌａｎｔｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｗｈｅａｔｍａｔｕｒｅｅｍｂｒｙｏｓｏｆＺｈｅｎｇｍａｉ９０２３ａｓｒｅｃｅｐｔｏｒ；ａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＮＨ４ＮＯ３ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｏｓｍｏｔｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ 2.5 times ｏｆＮＨ４ＮＯ３ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｃａｌｌｕｓｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｅｄｉｕｍａｎｄｏｓｍｏｔｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｃould ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆ callus．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＰＣＲ identification，４ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｗｈｅａｔｐｌａｎｔｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｖｅｒａｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ of ０．１８％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｈｅａｔ；ｍａｔｕｒｅｅｍｂｒｙｏ；Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ１９９７年，Ｃｈｅｎｇ等［１］首次用农杆菌介导法获得可育的转基因小麦植株。
农杆菌的活化培养及介导的遗传转化
农杆菌的活化培养及介导的遗传转化一、目的要求通过实验掌握农杆菌的活化与培养技术与农杆菌介导获得目的基因的转化植株。
二、基本原理农杆菌共培养法最早是由Marton 等（1979 年）以原生质体为受体建立起来的，经过一系列改进后，目前已经成为最常用的转化方法。
共培养法是利用Ti 质粒系统，将农杆菌与植物原生质体、悬浮培养细胞、叶盘、睫段等共同培养的一种转化方法。
三、材料及方法1.含目的基因共整合载体或双元载体的根癌农杆菌。
2.植物幼苗。
（一）细菌培养液直接浸染法操作︰（1）无菌受体材料的准备︰叶片、睫段、胚轴、子叶等均可做受体材料，有两种来源。
取自无菌试管苗。
取自田间或温室栽培植株︰叶片、睫尖、睫段用蒸馏水冲冼1 遍后，70％乙醇洗45 秒，0.1％升汞消毒6～8 分钟，无菌水冲洗三遍，无菌滤纸吸干水分。
（2）受体材料预培养︰将无菌叶片剪成0.5cm×0.5cm 的小块或用6mm 打孔器凿成圆盘，无菌胚轴、睫切成约0.8～1cm 长的切段，接种在愈伤组织诱导或分化培养基上进行预培养，注意叶片近轴面向下︰预培养2～3 天，材料切口处刚刚开始膨大时即可进行侵染。
（3）农杆菌培养︰从平板上挑取单菌落，接种到20mL 附加相应抗生素的细菌培养液体培养基（pH7.0）中，在恒温摇床上，于27℃, 180r/ min 培养至OD600 为0.6～0.8。
取OD600 为0.6～0.8 的菌液，按1％～2％的比例，转入新配制的无抗生素的细菌培养液体培养基中，可在与上相同的条件下培养6 小时左右，OD600 为0.2～0.5 时即可用于转化；或同时加入100～500μmol/的AS；（4）侵染︰于超净工作台上，将菌液倒入无菌小培养皿中（可根据材料对菌液的敏感情况进行不同倍数的稀释）。
从培养瓶中取出预培养过的外植体，放入菌液中，浸泡适当时间（一般1～5 分钟，不同材料处理时间不同）。
取出外植体置于无菌滤纸上吸去附着的菌液。
农杆菌介导法
目前已经发现9种信号因子，均为水溶性酚类化合物。 其中乙酰丁香酮（acetosyringone，AS）和羟基乙酰丁 香酮（OH-AS）的作用较强，儿茶酚、原儿茶酚、没食 子酸、焦性没食子酸、二羟基苯甲酸、香草酚和对羟基 苯酚处理农杆菌时也对Vir区的基因表达起促进作用。 双子叶植物在在农杆菌侵染时可以形成大量的信号因子， 而使T- DNA可以成功的转入； 而单子叶植物需要加入外源酚类物质，才能激活Vir区 的基因，达到转基因的目的。
1974年，Zaenen et al, Schell, Van Larebeke et al. 从致瘤农杆菌中分离出一类巨大的质粒 (tumor inducing plasmid)，称为Ti质粒。 Ti=TIP 1977年，Chilton et al.分子杂交技术证实肿瘤细胞中存 在外源的DNA ,与Ti质粒的DNA有同源性，是整 合到了植物染色体的农杆菌质粒DNA片段， T- DNA (transferred DNA),其内有致瘤和冠瘿 碱合成酶等基因。 1981年，Ooms et al.发现Ti质粒上有致瘤区(virulence region)，Vir区。
VirD
4.5
4
16,47,21,75
C/M?
T-DNA border endonuclease (VirD1 and VirD2); pilot protein? nuclear localization?(VirD2)
VirC
2.0
2
26,23
C?
processing of T-DNA(VirC1)
最先激活表达的是virA基因，它编码感受蛋白，位于细菌细胞膜的疏水区，可接 受环境中的信号分子。 在virA蛋白的激活下，virG基因表达，virG蛋白经磷酸化由非活性态变为活化状 态，进而激活vir区其他基因表达。 其中virD基因产物virD1蛋白是一种DNA松弛酶，它可使DNA从超螺旋型转变为 松弛型状态；而virD2蛋白则能切割已呈松弛态的T-DNA，2个边界产生缺口，使 单链T-DNA得以释放。 VirE基因所表达的virE2蛋白是单链T-DNA结合蛋白。可使T-DNA形成1个细长的 核酸蛋白复合物（T-复合体），以此保护T-DNA不被包内外的核酸酶降解。 T-复合体依次穿过根癌农杆菌和植物细胞膜及细胞壁。并进入植物细胞核，最终 整合进入植物核基因组。 T-DNA的转移机理比较复杂，依赖于T-DNA区和vir区共同参与，涉及多个基因表 达及一系列蛋白质和核酸的相互作用。
根癌农杆菌介导的真菌转化
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根癌农杆菌介导的真菌转化(一)农杆菌电击感受态制备及电击转化A感受态的制备1)将农杆菌菌液划线于Yeb平板（50μg/mlkana），28℃，36-48h。
2)挑单菌落至3mlYeb试管（50μg/mlkana）中，28℃，200rpm培养过夜。
3)转1ml至50mlYeb中，28℃，200rpm培养至oD600=0.8。
4)于4℃，5000rpm，10min收集菌体。
5)用50mL10%的甘油（去离子水配置，湿热灭菌）洗沉淀3次（4℃，5000rpm，10min），洗涤时一定要把菌体悬浮均匀。
6)重悬于1ml10%甘油中（约1011个细胞/ml），可立即使用，或分装为每管50μl，液氮速冻后，-80℃保存备用。
b电击转化1)将1μl质粒加入到农杆菌感受态细胞中，混匀，转至无菌预冷的电击杯中。
2)将电击杯放入电转化仪的电极之间，16kv/cm，5ms。
3)取出电击杯，迅速加入200-300μlYeb（不加抗生素），并将混合液转入ep管中。
4)于28℃，220rpm，2-3h。
5)将50-100μl菌液涂布于Yeb平板（50μg/mlcar和50μg/mlkana）上，于28℃培养2-3天后，挑斑鉴定。
(二)农杆菌化学感受态制备及化学法转化petentcells1)Inoculateasinglecolonyto5mlLb2)growat28℃tologphage,shakingat250rp m3)Inoculate2mlofthecultureto50mlLbmediumandgrowtooD600=0.5ca.8h ours4)chillonicefor10minutes5)spindownthecellsbycentrifugationat3000g(8000rpm)for10minutesat4℃6)Resuspendcellsin1mlof20mmcacl27)Aliquotsinto0.1ml,thenfreezeinliquidnitrogen,andstoreat-80℃bplasmid Transformation1)Thawcompetentcellsonice.2)Add1μgplasmid(5μl)tothecompetentcellsandmixwell.3)Freezeinliquidni trogenfor5min.4)heatshockat37℃for5min.5)Add1mlLbandgrowat28℃for3hrwithshakingat150rpm.6)spreadcellsontoLbplatescontaininganappropriateantibioticandincubate atroomtemperaturefor2-3days.(三）农杆菌介导的真菌转化1将已转入目的质粒的农杆菌接种于4mlYeb液体培养基（50μg/mlcar和50μg/mlkana）中，于28℃摇床中220rpm过夜培养（16-20h）。
农杆菌介导法
实验九植物遗传转化——农杆菌介导法一、目的了解农杆菌转化的机理；掌握农杆菌介导转化水稻的技术二、原理根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)具有跨界转移DNA的能力。
下列因子与转化过程有关：1. Ti 质粒(tumor-inducing plasmid)上的T-DNA (transferred DNA)T-DNA是农杆菌Ti质粒上能够转移到植物基因组的一段DNA序列。
T-DNA含有RB和LB两个边界，它们是25bp的正向重复序列，是T-DNA 转移的顺式作用元件。
不同类型的农杆菌其边界序列有所不同，但划线部分为完全保守序列。
置于该边界内的任何外源基因均可被转化。
LB缺失突变后农杆菌仍能致瘤，但RB缺失会导致致瘤能力丧失，这时几乎完全没有T-DNA的转移。
LB（－链）5’GT TTACACCACAA TA TATCCTG CCA 3’RB（＋链）5’TGA CAGGA TA TA TTGGCGGGTAA AC 3’2. Ti质粒上的Vir区（virulence region）操纵子转化所必需的基因有vir A、B、C、D、E、G。
其中蛋白VirD1/D2识别T-DNA边界RB和LB；VirC识别T-DNA右边界的超驱增强子；VirD2在T-DNA底链起内切酶作用造成切刻，并与T－链5’ 共价结合，带有1个核定位信号NLS；VirB形成转移复合通道；VirE2为单链DNA 结合蛋白，有2个NLS。
该操纵子的表达顺序如下：vir A和vir G组成型表达形成VirA和VirG蛋白→VirA被植物创伤信号分子激活→激活的VirA使VirG激活→激活的VirG 诱导vir C、D、E、B、F、H表达。
3. 农杆菌染色体基因组相关基因：chv A、chv B（农杆菌运动、附着）、chv D、chv E（编码单糖结合蛋白、趋化性）、psc A、att、cel（合成纤维素丝，附着）。
它们与农杆菌的趋化性和识别附着植物细胞有关。
根癌农杆菌介导的水稻转化研究进展
已分离出大量农杆 菌菌株，并对某些进行了修饰以用于转 化。 用于水稻转化的主要 有两个 Ｔｉ质粒载体 系统 ；共 整合载体 系统和 双元载体系统。前 者是 指 Ｔｉ质粒 上编码致 癌基 因的序列被一 段 ｐＢＲ３２２ＤＮＡ所 取代 ，带外源基因的 ｐＢＲ３２２衍生中间载体由大肠 杆菌转入农杆菌后，二者相 同的 ｐＢＲ３２２序 列友生 同源重组 ．外源 基 禹就此整合在缴械 Ｔｊ质粒 上。后者是 指在 一十农杆 菌株系 中
首倒报道该法获得转化 植株是 １９９３年，此后 ，一 些实验 室相 继获 得了不 同亚种 的水稻转 基 因植株。详见表 １： ２ 影响农杆菌 升导转 化水 稻的因 素
由农杆菌舟导来转化水稻是否成功 ．受到根多 因素的影响 ，其 中至关重要 的包括 ：水稻基 因型．接种组织类型，幼嫩程度 ．载体类 型，农杆菌菌系，供选择的标记基 因和选择剂 ，组 织培养 条件等 。 ２．１ 水 稻 基１８卷第 ２期 ２００２年 ４月
生 物 学 杂 志 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＢＩＯＬＯＧＹ
文章 编号 ：１００８－９６３２（２００２）０２－０００４－ ０４
Ｖ ｏ１．１９ Ｎ ｏ．２ Ａ ｐｒ，２００２
根 癌 农 杆 菌介 导 的水 稻 转化 研 究进 展
何迎 春 ，高 必 达 ，易 图永 ，任 春 梅
（湖 南农 业大 学植保 系，湖 南长沙 ４１０１２８）
摘 要 ：农杆 菌舟导的水稻基因转化是水稻基 因转化的热门。表 文对由农轩 菌介导转化获得 的水稻品 系（品种 ），影响农杆 菌舟 导转化的因素．农轩 菌浸染的方法，外源基 因的检 刹和遗传等方 面作踪合论述，并提 出 了农杆 菌介 导转化水稻 的前示。
根癌农杆菌
根瘤菌科，农杆菌属
（Agrobacterium）：
——革兰氏阴性菌，侵染植物伤口进 入细胞后，将T-DNA插入植物基因 组中，导致植物产生冠瘿瘤或毛状 不定根，干扰植物的正常生长
－根癌农杆菌（A. tumefaciens）
Ti质粒(tumor-inducing plasmid) （广泛使用）
纯化和稳定遗传 －不需要特殊的专用设备
缺点： －只能以T-DNA插入的方式导入寄主细胞，没
有方向性
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也称微弹轰击法：将外源DNA包 被在微小的金粒或钨粒表面，然后 在高压的作用下微粒被高速射入受 体细胞或组织。微粒上的外源 DNA进入细胞后，整合到植物染 色体上，从而实现基因的转化。
可将基因枪分为三种类型： 第一类是以火药作为动力； 第二类是以高压气体作为动力； 第三类是以高压放电作为动力。
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杀虫晶体蛋白的杀虫作用机理
当昆虫吞食后，ICP在昆虫中肠的碱性消化液和胰蛋 白酶作用下，变成有活性的毒蛋白，并与昆虫中肠 上皮细胞上的特异性受体结合，全部或部分嵌合于 细胞膜中形成离子通道，造成膜穿孔，细胞渗透平 衡受到破坏，代谢终止，昆虫停止进食，最后脱水 死亡。
由于ICP要形成有活性的毒蛋白，必须同时具备碱性 条件和特定的蛋白酶才能产生，因此人畜不受影响。
34
基因枪
35
1) 提高植物的农业价值（产量、品质、抗性）和园艺 价值（花色、花形、花期），eg. 抗虫棉、转基因 矮牵牛等；
2) 作为生物反应器生产某些重要蛋白质和次生代谢物 质，eg. 生长激素、干扰素、白介素-2、 乙肝疫苗、表皮 生长因子等；
3) 研究基因在发育及其他生理生化过程与代谢途径中 的作用
13
Bt能杀死宿主昆虫主要靠其芽孢和毒素（杀虫晶体蛋白， Bt）。
根癌农杆菌介导法原理
根癌农杆菌介导法原理引言根癌农杆菌介导法是一种常用的基因转化技术，广泛应用于植物遗传工程领域。
它利用植物根癌农杆菌接触感染时产生的植物激素和DNA导入技术，将外源基因导入植物细胞，实现对植物基因组的改造。
本文将全面、详细、完整地探讨根癌农杆菌介导法的原理、应用以及优缺点。
根癌农杆菌的特点1. 根癌农杆菌简介根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens) 是一种通过植物接触感染的土壤细菌，在植物遗传工程研究中具有重要的应用价值。
它能够将其自身的T-DNA（转座子DNA）片段导入植物细胞，并在植物细胞中稳定表达。
2. 根癌农杆菌的感染机制根癌农杆菌感染植物的过程包括以下几个步骤：1.识别和结合：根癌农杆菌通过识别植物伤口释放的酚类化合物，结合到植物细胞表面。
2.感染透入：根癌农杆菌产生的信号分子诱导植物细胞产生细胞壁降解酶，使其自身进入植物细胞。
3.T-DNA转移：根癌农杆菌通过特殊的转移螺旋（vir蛋白）将T-DNA从细菌自身转移到植物细胞中。
4.T-DNA整合：转移的T-DNA片段在植物细胞染色体上整合，并导致植物细胞的遗传改变。
根癌农杆菌介导法原理根癌农杆菌介导法利用根癌农杆菌的感染机制，将外源基因导入植物细胞，从而实现对植物基因组的改造。
1. 构建适合的转化载体在根癌农杆菌介导法中，首先需要构建适合的转化载体。
转化载体通常包括以下几个重要组成部分：•T-DNA：携带待转化的外源基因片段。
•选择标记基因：用于筛选转化成功的植物细胞。
•根癌农杆菌起始核酸序列（ori）：用于在根癌农杆菌中复制转化载体。
2. 根癌农杆菌感染植物将构建好的转化载体导入根癌农杆菌中，然后让根癌农杆菌感染植物组织。
通常可以通过以下步骤实现：•制备根癌农杆菌感染液：将构建好的转化载体导入根癌农杆菌中，培养至菌体达到一定浓度。
•植物组织处理：将待转化的植物组织浸泡在根癌农杆菌感染液中，利用真空处理或共振法促使菌体进入植物细胞。
T-DNA
T-DNA插入突变具有受体材料范围广、操作简便、转化效率高、插入拷贝数少,转化子稳定等优点，是目前标记和获得植物病原真菌功能基因组的最有效的途径之一。
T-DNA插入突变也叫T-DNA标签(tagging)、(Agrobacterium tumefaciens 一mediated transformation，ATMT)，是根癌农杆菌介导的利用T-DNA作为插入突变原或分子标记，来分离或克隆因为插入而失活的基因并研究其基因功能的方法。
所谓的根癌农杆菌是指侵染植物根部的能诱发植物产生肿瘤的革兰氏阴性细菌，它们在自然状态下趋化性感染大多数双子叶植物的受伤部位，继而侵入根部细胞，最后在其中裂解，释放出Ti质粒，其上的T-DNA片段便会与植物细胞的核基因组整合，合成正常植株所没有的冠瘿碱(opines)，破坏控制细胞分裂的激素调节系统，从而使它转为癌细胞并诱导其产生冠瘿瘤。
1974年，比利时根特大学遗传学实验室的Zaenen观察到了农杆菌中的巨型质粒，并首次命名为Ti质粒。
后来发现这个约200kb的环状Ti质粒，主要包括毒性区(Vir区)、转移DNA 区(T-DNA区)、接合转移区和复制起始区这四个区域。
它能从致病植株转移到无病的植株中，使正常植株致病，T-DNA转移要穿越植物和细菌的细胞壁，再经过其原生质膜，最后穿透核膜。
主要包括4个过程：1)农杆菌首先识别植物敏感细胞再进行吸附和对信号的感受；2)Ti质粒上vir基因的激活；3) T-DNA切割以及T-DNA复合物的形成；4)新形成的T-DNA复合物从农杆菌转移到植物细胞中；5)整合T-DNA到植物的核基因并开始表达。
整个过程中，T-DNA自身并不编码任何与转移及整合有关的酶。
ATMT技术正是利用这一特性来携带外来基因进入植物细胞。
由于T-DNA两端各有一段25 bp的相对保守的同向重复序列，即T-DNA 边界序列。
将要转入植物细胞核的外源目的基因就是通过质粒构建的方法连接于这两段DNA区域之间。
实验七 农杆菌介导法转化烟草
实验七 农杆菌介导法转化烟草一、实验目的（1）了解根癌农杆菌介导法的基本原理和一般步骤。
（2）掌握遗传转化的基本操作技术。
二、实验原理根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）是一种能诱发植物产生肿瘤的细菌，根癌农杆菌中含有诱导植物产生肿瘤的质粒（Tumor inducing plasmid），简称为Ti质粒。
野生型农杆菌的Ti质粒，含有两个与致瘤有关的区域：一个是T-DNA区（transferred DNA region），含致瘤基因；另一个是毒性区（Virulence region），在T-DNA的切割、转移与整合过程中起作用。
农杆菌可将T-DNA插入到植物基因组中，并且可以通过减数分裂稳定地遗传给后代。
我们将目的基因插入到经过改在的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。
三、材料、器材与药品1、材料烟草、LBA4404菌株质粒载体为pBi1212、器材摇床、超净工作台、冰箱、移液抢、镊子、手术刀、打孔器、酒精灯、棉球、培养皿、三角瓶、滤纸、牛皮纸、牙签。
3、药品MS培养基母液、NaCl、酵母、水解酪蛋白、琼脂、蔗糖、卡那霉素、羧卞青霉素、6-BA、IAA。
四、实验步骤1、根癌农杆菌质粒的保存：构建好的根癌农杆菌质粒接种在 YEP 固体培养基上，YEP 固体培养基的成分为每100ml含NaCl 0.5g、酵母 1g、水解酪蛋白 1g、琼脂 1．5g、pH7．0。
在冰箱中冷藏，一个月换一次培养基，保证菌种正常生长。
2、配制 YEP 液体培养基：成分同上，只是添加卡那霉素而不添加琼脂，分装于试管中，每试管加入5ml左右的液体培养基，包好后高压灭菌，放置于冰箱中待用。
3、摇菌：用灭菌的牙签或者火柴棍等挑出单菌落，一起放入上述YEP液体培养基中，然后置于27℃摇床上摇菌16-17h（180r/min） ，培养至 OD600为 0．6～0．8。
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基因组的过程
一、农杆菌对受体的识别 菌株对植物细胞所释放的化学物质产生趋 向性。
二、农杆菌附着到受体细胞 创伤部位生存了8~16h（细胞调节期）的菌 株才能诱发肿瘤。期间，农杆菌产生纤丝将自 身缚附在植物细胞壁表面。
三、诱导和启动毒性区基因表达 把植物受伤细胞提取液加入培养基，Vir 区基因均被诱导和活化。
外植体的接种及培养 一般接种时间1~30min 接种菌液浓度0.3~1.5OD
——基因枪法Vs
农杆菌法
转化 效率 基因枪法 低 宿主 范围 无限制 操作 可 控度 高
简便
根癌农杆 菌介导法
高
单子叶 植物；一 些双子叶 植物
复杂
低
农杆菌菌株高侵染活力的生长时期 一般用0.3~1.0OD农杆菌菌液接种植物材料
基因活化的诱导物 常用诱导物：乙酰丁香酮（AS）、羟基乙酰 丁香酮（HO-AS)
外植体的类型和生理状态 发育早期的组织细胞具有很强的分裂能 力，这些组织发生创伤活环境诱导时，加 速分裂，处于转化的敏感期。
外植体的预培养 一般为2~3天 作用：促进细胞分裂；使外植体适应于试管 立体培养的条件；有利于外植体能与培养 基平整接触。
Vir区 （virulence region)
Con区 （region encoding conjugation)
Ori区 （origin of replication)
——Ti质粒的改造
策略
由于野生Ti质粒直接作为植物基因工 程载体，存在许多障碍，故对野生型Ti质 粒可以采取两种不同的改造策略——一元 载体系统和二元载体系统。
——二元载体
基本原理：T-DNA区与Vir区不在同一个载 体上，Vir区通过反式作用使T-DNA区发生 缺失Vir，T-DNA卸甲， 转移。 引入酶切位点 微型Ti质粒 去掉T-DNA去 根癌农杆菌 辅助Ti质粒 外源基因 微型Ti质粒 含有辅助Ti 质粒的根癌农杆菌 植物
——T-DNA导入植物
相较而言，二元载体更多优点： 1、构建方便；2、效率高；3、不会带人大量 无用的冗余DNA序列。
——一元载体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（卸甲载体）
1. 切除T-DNA中的致瘤基因，仅保留两侧边 界与T-DNA准确转移所需的25个碱基序列。 2. 在T-DNA区中删除致瘤基因位点插入与中 间载体同源的质粒序列。 3. 用特定转移方法转移中间载体，发生同源 重组。 4. 根据中间载体所携带的抗性基因进行筛选。 5. 用筛选后的菌株侵染植物组织细胞。
植物基因工程
——根癌农杆菌介导法
——农杆菌
农杆菌是普遍存在于 土壤中的一种革兰氏 阴性细菌，它能在自 然条件下趋化性地感 染大多数双子叶植物 的受伤部位，并诱导 产生冠瘿瘤或发状根。
——原理
根癌农杆菌的细胞内有一个大的致瘤质粒，简称Ti 质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤 口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。
Vir接收信号 VirA编码受体蛋白 C端活化 VirA蛋白被激活 Vir族蛋白活化
（具激酶功能，使组氨酸残基磷酸化） 酸基团至Vir蛋白) （受体蛋白与化学信号分子结合） （转移其磷
四、类似接合孔复合体的合成和装配 五、T-DNA的加工和转运 六、T-DNA的整合
——影响T-DNA
转移的因素
农杆菌菌株 菌株侵染力：农杆碱型菌株>胭脂碱型菌株> 章鱼碱型菌株
因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系, 改 造的Ti质粒就是一个优良的植物转基因载体。
——Ti质粒结构
特点
Ti-质粒的基因结构
T-DNA区 （transferred DNA region)
转移到植物基因组中的DNA 序列，与肿瘤形相关。 激活T-DNA的转移，使植物 致瘤，是毒性区。 调控Ti质粒在根癌农杆菌 之间的转移，是接合转移 编码区。 调控Ti质粒的自我复制， 为复制起始区。