分子植物育种
(
网络版
), 2016
年
,
第
14
卷
,
第
1001
-
1006
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2016, Vol.14, 1001
-
1006
1002
而遗传转化和离体技术可以将农艺上有用的基因
导入高粱基因组，产生新的基因型，满足了遗传
改良的需求
(Girijashankar and Swathisree, 2009)
。
已经报道的用于高粱遗传转化的方法有四
种，即电穿孔法、基因枪法、花粉管通道法以及
农 杆 菌 介 导 法
(Girijashankar and Swathisree,
2009)
。然而，农杆菌介导的遗传转化是将外源基
因转入植物细胞的最常用的方法
(Verma et al.,
2008)
。根癌农杆菌
Ti
质粒基因转化系统是一种借
助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞转移的
方法。与其他几种遗传转化方法相比，农杆菌介
导的遗传转化在减少转基因的拷贝数，降低转基
因沉默，提高基因在转基因植物中的稳定表达方
面具有显著的优势
(
刘宣雨等
, 2011)
。
Zhao
等
(2000)
首次报道了农杆菌介导的高粱
遗传转化，该项研究利用幼胚作为受体材料，从
6 000
多个幼胚中共获得
131
个稳定转化个体，转
化效率平均达到了
2.1%
。除了少数重要农艺性状
基因，如赖氨酸
tRNA
合成酶基因
(
可提高籽粒中
赖氨酸含量
) (Lu et al., 2009)
，几丁质酶基因
Chi
(
可提高抗病性
) (Indra Arulselvi et al., 2010)
，杀虫
晶体蛋白基因
cry1Ab
、
Cry1C
(
可提高对玉米螟和
大螟的抗虫性
) (
张明洲等
, 2009;
朱莉等
, 2011;
Ignacimuthu and Premkumar, 2014)
被用于农杆菌
介导的高粱转化，其他大部分农杆菌介导的高粱
转化的研究主要集中在提高转化和再生频率上
(Jeoung et al., 2002; Carvalho et al., 2004; Gao et al.,
2005 a, b; Howe et al., 2006; Nguyen et al., 2007;
Gurel et al., 2009)
，转化效率一般在
2%~8%
之间。
与玉米、水稻等单子叶植物相比，农杆菌介
导的高粱遗传转化的进展还相对缓慢
(Hiei et al.,
2014)
。影响农杆菌介导法转化高粱的因素有很
多，这些因素影响了目标基因能否成功导入植物
体，以及能否成功进行稳定的整合和表达。优化
影响高粱遗传转化的关键参数，无疑会提高转化
效率，拓宽转化范围
(Shrawat and Lörz, 2006)
。
1
筛选适合转化的基因型与外植体
1.1
基因型
植物的基因型是影响单子叶植物进行农杆菌
介导的遗传转化的一个很重要的因素。一般情况
下，在小麦、玉米、大麦和甘蔗中，运用基因枪
法获得转化成功的模式基因型在农杆菌介导的遗
传转化中较为有效。在一些禾谷类作物中也有人
运用优良品种
(
如高粱的
PHI391)
用于遗传转化，
但总的转化效率要比模式品种低很多
(Cheng et al.,
2004)
。
已经报道可用于农杆菌介导的高粱转化的基
因型包括：
296 B
、
C2-97
、
C401
、
CO25
、
M35-1
、
P898012
、
Pioneer 8505
、
PHI391
、
Sensako 85/1191
、
Tx430
、
TNS586
、
APK 1
、
BABUSH
、
MN-3025
、
115
、
ICS21B
、
5-27 (
表
1)
，其中
P898012
和
Tx430
应用的最为广泛
(Hiei et al., 2014)
。
1.2
外植体
一个良好的农杆菌遗传转化系统不但需要较
高的转化效率，而且还需要保证转化植株能够有
效的再生。因此，选择受体材料十分重要，受体
材料不仅要对农杆菌高度敏感，以期获得更高的
转化效率，而且要保证受体材料能够高效再生。
尽管已经有多种外植体被用于高粱转化研究
(
表
1)
，但幼胚被优先作为外植体用于农杆菌介导的
高粱转化
(Girijashankar and Swathisree, 2009)
。研
究表明，适合转化的幼胚的理想大小和年龄分别
为
1.0~1.5 mm
，授粉后
9~14 d (Zhao et al., 2000;
Nguyen et al., 2007; Gurel et al., 2009; Lu et al.,
2009)
。此外，外植体的来源对转化效率也有很重
要的影响。
Lu
等
(2009)
发现温室收获的幼胚获得
了更高的转化效率，然而，
Zhao
等
(2000)
却发现
野外收获的高粱幼胚比温室收获的幼胚获得了更
高的转化效率。
Carvalho
等
(2004)
发现供体植物的
生长状态，外植体的类型是影响农杆菌介导的高
粱遗传转化的关键因素，利用活力强的幼胚作为
外植体进行农杆菌浸染，能够显著提高转化效率。
2
选择合适的农杆菌株
常用的农杆菌菌株可分农杆碱型
(
琥珀碱型
)
、
胭脂碱型和章鱼碱型
3
大类，代表菌株分别为
EHA101/EHA105
、
C58
和
LBA4404 (
刘宣雨等
,
2011)
。不同的农杆菌株所侵染的宿主范围不同，
因而当它们侵染同一植物时所获得的转化效率也
会相差很大。已经报道的成功用于农杆菌介导的
单子叶植物遗传转化的菌株主要有三个，即
LBA4404
，
C58
和
EHA101
，以及它们的衍生物
(EHA105
从
EHA101, AGL0
和
AGL1
从
EHA101)
(Cheng et al., 2004)
。成功用于农杆菌介导的高粱
转化研究中的农杆菌菌株有
LBA4404
、
EHA101
、
EHA102
、
EHA105
、
AGL1
、
NTL4 (
表
1)
。最近
研究表明，与
LBA4404
相比，
AGL1
能够获得更
高的转化效率
(Wu et al., 2014)
。
