转基因植物发根农杆菌研究的进展及应用

材料表面产生很多微损伤，抽真空后形成的负压使农杆菌更紧密地吸附于外植体伤口及伤口内细胞间隙，促进T-DNA向植物细胞导入。超声波处理也可在外植体上产生许多微小伤口，从而提高农杆菌与外植体之间的接触面积，提高转化频率。短暂微波辐射产生的热效应也有助于农杆菌T-DNA向植物细胞导入。

3 发根农杆菌的应用

3.1 用于获得转基因植物和培育作物新品种

由于发根农杆菌诱导生成的毛状根生长迅速、条件可控且遗传稳定性高，因而生成的毛状根是进行许多与植物根相关的理论研究的理想试验系统，将经过筛选的含有目的基因的毛状根转到分化培养基上诱导芽的产生，带芽组织再经生根培养即可诱导生根，成为一株完整的转基因再生植株。Ri质粒介导的转化更可以将外源功能基因导入植物根系，使其获得抗病、抗虫、抗重金属的多抗性。目前，烟草、苜蓿、豌豆、咖啡等植物都已经可以经毛状根诱导再生出完整的转基因植株。

此外，由发根农杆菌感染植物获得的毛状根所再生的后代会表现出顶端优势丧失、叶片皱缩、节间缩短、花形改变等现象[21]。这种再生植株的矮化现象在花卉矮化育种中具有特别的意义。

3.2 用于生产次生代谢产物

发根农杆菌诱导植物产生的毛状根能合成该植物的次生代谢物质，同时毛状根具有生长周期、培养条件简单、稳定性强、目的产物含量高等特点。因此， 发根培养技术是一种有效和可靠的生产合成植物次生代谢产物的有效途径，从毛状根培养物中寻找新的药用化合物具有潜在的应用价值。目前，通过毛状根培养可以生产的次生代谢物质有生物碱类（如吲哚生物碱、喹啉生物碱、茛菪烷生物碱等）、甙类（如人参皂甙、甜菜甙等）、黄酮类、醌类（如紫草宁等）、多糖类、 蛋白质（如天花粉蛋白等）和一些重要的生物酶（如超氧化物歧化酶）[22]。据不完全统计， 国内外已对23科50余种药用植物进行了毛状根诱导的研究，建立了长期的毛状根培养系统，获得了次生代谢产物[23]。

4 结语

近几年来，发根农杆菌及其Ri质粒在植物基因工程研究、植物次生代谢产物的生产、改良植物品种特性等方面，都取得了广泛的应用。但是利用发根农杆菌实际应用的研究开展的时间还比较短，理论基础还不扎实，许多潜在的问题和技术有待解决和完善。就目前的状况而言，未来该研究应注重研究以下2个方面：改善毛状根诱导的环境条件使其更加简单，降低对设备的需求，从而减少成本；次生代谢产物的合成机制，关键酶的作用机制以及收调控的核心因素。随着对发根农杆菌转化原理及次生代谢产物合成途径的逐步研究，农杆菌介导转化外源基因及表达的效率会不断提高，可转化的受体植物范围不断扩大，次生代谢产物合成的效率和产量不断提高，将为更多植物体加入新遗传特性的研究带来新的动力。同时，高效细胞培养技术的建立与不断完善，天然药物生物技术产品的商品化和产业化进程将大大加快，基于发根农杆菌介导的植物次生代谢工程将在农业、健康食品、功能食品和植物抗性等领域更好地造福人类。

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