【水稻遗传转化】
拼译：rice genetic transformation
水稻外源基因导入法 应用于水稻并获得转基因植株或愈伤组织的方法主要有：(1)原生质体转化。原生质体转化途径主要系PEG法和电激法导入DNA。通过原生质体的直接外源基因导入法的主要限制因素是原生质体本身。如果被转化的原生质体能够再生，则可以获得包含外源基因且能稳定表达和遗传的转基因水稻植株。有再生能力的原生质体一般是从未成熟组织(盾片、叶基、花药)的胚性悬浮系中得到。(2)花粉管途径。1988年段晓岚等首次采用花粉管途径转化水稻。这一途径简单易行，引人们关注，颇有进展。(3)微弹法。又称基因枪法。1991年P．Christou等首先用此法获得转基因植株。基因枪是在完整细胞和组织水平上对细胞进行微弹射击，可以避开水稻及其他禾本科作物原生质体再生的繁琐和困难，应用前景广泛。(4)农杆菌介导的水稻遗传转化。通过根瘤农杆菌和植物的相互作用向植物细胞转移其质粒上的一段DNA(T-DNA)，从而引起植物细胞的转化。目前根瘤农杆菌的Ti质粒普遍用来转化双子叶植物。单子叶植物对农杆菌不敏感，很难通过这一感染系统进行转化。(5)电注射法。借助于高强度电脉冲的作用，击穿细胞的壁和膜，将外源基因直接注入带细胞壁植物细胞的方法。有以下几个步骤：(1)外源基因先转入水稻种子的部分细胞；(2)将转基因的胚细胞诱导产生胚性愈伤组织；(3)从胚性愈伤组织诱导胚状体；(4)将胚状体培养成完整植株。1991年李宝健将NPT Ⅱ基因导入了有伤口的已露白籼稻三二矮和粳稻农虎6号种子胚中，获得了转基因植株，用DNA分子杂交证实外源基因已在转化植株中得以稳定的整合和表达。
启动子 水稻转化所用启动子很多，常用的是CaMV35S启动子，但其启动功能不高。1990年D．McElroy等研究了Actin1基因的启动子，表现出高水平的组成型表达。Act1基因5’区域和GUS基因融合转化水稻后，表明水稻Act15’区域包含一个适用于水稻转化基因表达、启动功能是CaMV35S启动子100倍的强启动子。标记基因 (1)NPT Ⅱ基因。使用NPT Ⅱ基因转化植物可以赋予植物细胞抗卡那霉素、G418、新霉素、潮霉素等抗生素的能力，从而转化细胞高效地得以选择。由于水稻细胞具较高的非特异性磷酸转移酶本底，来源于某些水稻悬浮系原生质体细胞非转化再生愈伤可以有一定比例在抗生素筛选浓度下的培养基的正常生长，因此作为选择标记基因对水稻转化不甚理想。(2)CAT基因。常用于水稻等作物转化，尤其是在瞬间表达实验中的选择标记。但须注意CAT在植物(水稻、小麦、高粱、烟草等)中有本底，在转基因作物的CAT活性测定中，一定要测定植物本身的CAT活性。(3)GUS基因。许多植物无内在的GUS活性，水稻细胞的GUS本底也非常低，因此GUS检测非常灵敏，毫克级的转化组织就可用于GUS基因活性的测定。GUS活性可以用组织化学的方法测定且定位GUS基因在植物中的表达，加入GUS基因(3’端)与其它结构基因所形成融合基因可以正常地表达，所产生的融合蛋白仍然具GUS活性，所以GUS对于研究外源基因表达的具体细胞部位和组织部位提供了强有力的手段。被广泛用于水稻转化实验。水稻遗传转化的进展使水稻遗传转化在育种中的应用成为可能。水稻遗传转化在水稻改良上的应用主要集中在抗虫育种、抗病育种、无公害育种及品质育种等方面。表1 外源基因转化水稻(总DNA导入未列入表)
(芜湖市农校明毅强撰)