Question

基因工程中单子叶植物不是不能用农杆菌转化法的吗？为什么水稻都能用呢？

Answer 1

由于单子叶植物不是农杆菌的天然宿主，曾经认为农杆菌介导法不适合禾谷类植物等单子叶植物的遗传转化

但是随着农杆菌侵染机理研究的深入，采用相应的技术措施，农杆菌介导禾谷类等单子叶植物基因转化已经获得成功。其实早在1990年水稻的农杆菌介导法转化就获得过转基因植株（见Raineri的论文）。1997年小麦的农杆菌介导法成功。除了禾谷类作物外，其他单子叶植物也获得了成功。如吊兰，水仙等

到目前为止，已有约7科20多种单子叶植物利用农杆菌介导法转化成功

但是与双子叶植物相比，农杆菌侵染单子叶植物能力较差，转化率低，转化的外源基因表达水平低。因此人们还在不断改进Vir区的基因表达，感受态细胞选择等方面改进农杆菌介导法。

我们实验室一直在进行的百合转基因至今没有成功。所以说并不是说农杆菌介导法无法转化单子叶植物。

Answer 2

因为对基因进行了改造，复杂啊~
回顾农杆菌介导的水稻遗传转化的研究历程,从难以转化到可以转化、再从低频转化到高频 转化、从基础研究到应用研究,这一历程可分为摸索阶段、技术突破和成熟阶段以及应用阶 段。�
2.1 摸索阶段�
农杆菌介导的水稻遗传转化研究最早始于1986年，Baba等将农杆菌原生质球与水稻原生质体 通过PEG法介导融合，获得的水稻愈伤组织能够在不含激素的基本培养基上生长,而且有些愈 伤组织还能合成胭脂碱。
Raineri等（1990）用广宿主范围（WHR）的超毒力农杆菌菌株A281 （pTiBo542）接种粳稻（Oryza sativacv.Nippon bare）的成熟胚(其盾片经切割处理，目 的是造成伤害反应，利于农杆菌侵染，结果只得到抗卡那霉素的愈伤组织。李宝健等（1990 ）首次报道用酚类化合物，预处理农杆菌及在共培养的培养基中加入酚类等化合物，将外源 基因导入籼稻细胞。Chan等（1992）以籼稻Taichungnativel经伤害处理的萌发种子的离体 根作起始材料，以G418作筛选剂，经农杆菌转化后只得到抗性愈伤组织。Li等分析了经农杆 菌感染后影响GUS基因瞬时表达的因素，首次使用P35S-GUS-INT结构，udiA基因中插入一个 植物内含子，避免了GUS基因在细菌中表达，从而消除了由于细菌污染而造成的GUS基因表达 (假阳性)现象。以上均未能获得转基因再生植株。Chan等（1993）以粳稻Tainung62的未成 熟胚(先用解剖刀将其割伤)为起始材料，以G418作筛选剂，得到4棵转基因植株，其中1棵能 产生后代。
2.2 技术突破和成熟阶段�
Hiei等（1994）首次实现对粳稻的高频转化，转化率达到28.6%，并从分子水平和遗传学角 度证实外源基因的稳定插入、表达和遗传。“超-双元载体”的应用、使用来源于盾片的愈 伤组织（不经伤害处理）作为起始材料，乙酰丁香酮在共培养中的使用、以潮霉素作为筛选 剂等因素都大大地提高了转化效率。Rashid等（1996）用未经伤害处理的盾片愈伤组织作为 起始材料，实现了对籼稻Basmati370的转化，转化频率高达22%，并证明乙酰丁香酮（AS,50 μmol·L-1）必须在农杆菌的悬浮培养液中和共培养的培养基中同时使用，才能大大 提高转 化效率。Dong等（1996）以未成熟胚盾片来源的愈伤组织作为起始材料并应用“超-双元载 体”，实现对“爪哇稻”Gulfmont和Jefferson的转化，其中从Gulfmont的70～71个愈伤组 织中获得了3～4个抗性愈伤组织，每个抗性愈伤至少得到1棵转化苗，并且证明R1代中，外 源基因（hpt和udiA）遵循3∶1的分离比。Aldemita和Hodges（1996）以未成熟胚为起始材 料，实现粳稻和籼稻的转化，转化率分别达到27%和1%～5%，并研究了转化成功的几个要素 ，如外植体的选择，超毒力双元载体的应用，高浓度乙酰丁香酮（AS）和合适的筛选剂（潮 霉素）等。Zhang等（1997）报道了在几个重要的粳稻品种和1个籼稻品种中利用农杆菌介导 法实现了快速、高效的转化,其中籼稻PusaBamati的转化率达13.5%，几个粳稻品种E-yi105 、E-wan5和Zhong-shu-wan-geng的转化率分别达到13.0%、9.1%、9.3%。刘巧泉等建立了农 杆菌介导的水稻高效转基因体系，在两个粳稻品种中转化率分别达到87.6%和�64.6%�。黄 健秋 等建立了一套根癌农杆菌介导的水稻高效转化和转基因植株的高频再生系统，其中抗性愈伤 组织产生频率最高达55.1%（籼稻）和�85.2%�（粳稻），转化植株产生频率最高达37.8% （籼 稻）和69.0%（粳稻）。至此，农杆菌介导的水稻遗传转化技术日趋成熟，在多个水稻品种 中实现了高频转化，为应用研究奠定了基础。�
2.3 应用阶段�
应用于水稻遗传转化的外源基因，已由早期易于检测的报告基因，如GUS、CAT、NPTⅡ等， 改为具有应用价值的基因,如抗虫的Bt基因、蛋白酶抑制剂基因、抗除草剂的Bar基因、抗病 毒的外壳蛋白（CP）基因、复制酶基因、抗真菌的几丁质酶基因以及一些与增产相关的基因 ，另外还有改善米质的基因，如能合成维生素A原的相关基因等等。Park等（1996）以经伤 害处理的离体根尖作为起始材料，经农杆菌转化后获得抗除草剂的转基因水稻植株。Cheng 等（1998）用农杆菌介导法获得大量转Bt基因水稻，这些转基因水稻能有效地控制水稻虫害 。项友斌等（1999）用农杆菌介导法，将密码子经过改良的抗虫Bt基因cryIA（b）和cryIA （c）导入水稻，并成功地实现了表达。黄健秋等（2000）用农杆菌介导法将外源Bt基因和 蜘蛛毒蛋白基因分别导入水稻愈伤组织，获得大量抗纵卷叶螟和二化螟的转基因植株（转化 率达27%～64%）。Ye等（2000）用农杆菌法将维生素A原（β-胡萝卜素）的生物合成途径 的3个相关基因导入水稻幼胚,实现了其在水稻胚乳中的表达。这是采用水稻基因工程实现一 个代谢途径中多基因转化以改善营养品质的成功先例。