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分子植物育种
(
网络版
), 2012
年
,
第
10
卷
,
第
1025
-
1031
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2012, Vol.10, 1025
-
1031
http://mpb.5th.sophiapublisher.com
1026
图
1
甘露糖代谢
Figure 1 The metabolism of mannose
这样在含
D-
甘露糖的选择培养基上，转化细胞
能够在
PMI
的催化下使甘露糖以
6-
磷酸果糖的形
式进入糖酵解途径，将
D-
甘露糖转化为可利用的碳
源，为细胞代谢提供能量，从而促进转化苗的生长
和增殖；而非转化细胞由于缺失
PMI
基因而不能将
6-
磷酸甘露糖转变成
6-
磷酸果糖，导致在细胞不断
积累
6-
磷酸甘露糖。
6-
磷酸甘露糖会与
6-
磷酸果糖
形成底物竞争关系，使糖酵解途径受到抑制，从而
造成非转化苗的生长也受到抑制。因此，转化细胞
相对于非转化细胞就获得了竞争优势；未转化细胞
不会立即死亡，而是处于碳饥饿状态，因而也被称
为阳性
/
正选择选择系统
(Joersbo et al., 1998;
Joersbo and Okkels, 1996)
。
近年来，甘露糖安全选择系统发展较快，已经
有了一些该系统在水稻
(
杨莉等
, 2005)
，果树
(
王鸿
和郝燕
, 2011)
等植物转基因中应用的阶段性综述，
但是其在观赏植物转基因中的应用进展却未见报
道，遂成本文。
1
甘露糖安全选择体系在观赏植物转基因中
的应用
1.1
已应用甘露糖安全选择体系的园艺植物种类
自
1996
年创立以来，甘露糖安全选择体系不
断被各国科学家完善，应用范围逐步扩大，目前不
仅在大田作物中得到了比较成熟的应用，如水稻
(Ding et al., 2006)
，玉米
(Negrotto et al., 2000)
，小麦
(Gadaleta et al., 2006)
，小米
(
Pennisetum glaucum
)
(O’Kennedy et al., 2004)
，油菜
(Wallbraun et al., 2009)
等，而且在园艺作物中得到了一定程度的发展。从
表
1
中可以看出，甘露糖安全选择体系以在蔬菜作
物中的发展较快；而在园林植物中应用尚少，仅在
7
种植物中初有尝试，但是草本和木本植物却均有
报道。
笔者注意到研究者们正为在更多的观赏植物
中应用甘露糖安全选择体系而做准备。如日本香川
大学农学院的
Da Silva
利用薄层细胞培养
(TCL)
再
生法，评价了除蔗糖之外的
14
种碳源作为转基因
菊花正选择剂的潜力；其实验结果显示，虽然在不
定芽的再生过程中有观察到异形不定芽形成的现
象，但是甘露糖、木糖、乳糖和纤维素均可以作为
转基因菊花的正选择剂
(Da Silva, 2004)
。
1.2
甘露糖安全选择体系的临界筛选浓度
由于在培养基中添加蔗糖可以缓解甘露糖对
植物细胞生长的抑制作用，因此在用
pmi
基因作为
选择标记基因进行筛选时，培养基中通常添加蔗糖
和甘露糖两种碳源。不同的植物种类适应不同的蔗
糖甘露糖比，即需要确定临界筛选浓度。
Ku
等人
在实验中将临界筛选浓度定义为，甘露糖浓度再高
不定芽就不再分化的浓度
(Ku et al., 2006)
。
Jain
等
利用两步筛选来区分转化和非转化叶盘，先添加低
浓度
(1.5 g/L)
甘露糖
,
使叶盘生根成活，再提高浓度
(3 g/L)
选择三周，以减少选择逃逸数量
(Jain et al.,
2007)
。而笔者根据实验
(
数据未发表
)
，更推荐两步
筛选确定最佳筛选浓度的实验设计方法，既可以保
证转化细胞的成活，又可以有效的减少后期鉴定转
化株的工作量。
不同植物的临界筛选浓度差别很大。较低的
如甜菜，为
1.5 g/L
甘露糖，白菜型冬油菜为
7 g/L
甘露糖和
2%
蔗糖
(Min et al., 2007)
，较高的如鹰
嘴豆
(
Cicer arietinum
L.)
为
20 g/L
甘露糖初选，随
后生根培养基为
15 g/L
甘露糖
(Patil et al., 2009)
，
又如更高的甜橙为
25 g/L
甘露糖和
5 g/L
蔗糖
(
曾
黎辉等
, 2008)
。
1.3
影响甘露糖安全选择体系转化效率的因素
Joersbo
等研究认为有三个因素对甘露糖选择
体系转化效率的影响起到关键性作用，即选择培养
基中添加的碳源种类、浓度，以及磷酸盐，而受体
植物的基因型和光强等因素对转化率的影响不大
(Joersbo et al., 1999)
。