農桿菌介導遺傳轉化在水稻基因工程育種中的應用

夏菊香?劉錦寶

摘 要：現如今，隨著生物技術的不斷快速發展，水稻基因工程育種在優質水稻培育方面的作用日益重要了起來。在眾多的轉基因手段當中，農桿菌作為一種天然的植物基因轉化系統，在水稻基因工程育種中向來占據著獨特的優勢。本文主要從農桿菌介導遺傳轉化的科學原理入手，概要闡述了農桿菌介導遺傳轉化在水稻基因工程中的影響作用、優質特點以及應用范圍，以期為農桿菌介導遺傳轉化技術在水稻基因工程中的科學應用起到一定的參考作用。

關鍵詞：農桿菌；遺傳轉化；水稻育種；基因工程

水稻作為我國最主要的糧食作物之一，在我國的糧食生產方面長期占據著不可替代的重要作用。現代社會，隨著科學技術水平的不斷發展，農桿菌介導遺傳轉化的技術手段在水稻基因工程育種方面已經取得了顯著的成效，并對多抗、高產的高品質水稻植株的培育有著十分積極的促進作用，因此有著十分良好的實用前景。

一、農桿菌介導遺傳轉化的概述

1.農桿菌介導遺傳轉化的原理

通過對農桿菌分離遺傳物質轉入植株細胞并再生出相應植株的特性利用，科學性的對農桿菌分離轉入遺傳物質進行精確的控制，從而達到控制水稻基因表達，提升水稻植株品質的基因工程目的。

2.農桿菌介導遺傳轉化的影響因素

（1）農桿菌菌株。不同種類的農桿菌菌株對于水稻基因工程育種的試驗結果有著不同的影響，通過大量試驗研究發現，農桿菌菌株LBA4404的基因轉化效率最高，而農桿菌菌株EHA105則對提升水稻愈傷轉化能力最好，通過對不同農桿菌菌株的合理化選擇，可以有效的改良水稻植株的品質，提高水稻產品的產量。

（2）受體材料因素。水稻稻種受體材料的來源、發育情況等方面對農桿菌菌株的介導敏感性都有著一定的影響。試驗結果表明，粳稻品種的稻種在試驗過程中的轉化成功率及轉化頻率較秈稻品種的稻種更高，而秈稻品種的稻種則在愈傷組織的形成、分化、成苗等方面的轉化都很困難，因此不適用于基因工程的育種。

（3）培養基成分因素。培養基成分對于水稻稻種對農桿菌菌株敏感程度的提高有著十分重要的促進作用。實驗研究表明，乙酰丁香酮、槍擊乙酰丁香酮等成分對于水稻稻種基因工程轉化的促進作用較強。另一方面，一些小分子的糖類對水稻作物的基因轉化也有著一定的促進作用，因此在培養基內適當的添加進一些小分子糖類對于提升農桿菌菌株對水稻稻種的轉化也有著一定的積極作用。

3.農桿菌介導遺傳轉化的優勢

與其它遺傳轉化技術手段相比，農桿菌介導遺傳轉化的技術手段在水稻基因工程育種的研究中具有成功率高、經濟可行、轉化機理清楚穩定、轉化質量明顯、可人為控制等多方面的優點，因而在水稻基因工程育種中得到了較為廣泛的應用。通過農桿菌介導遺傳轉化在水稻基因工程育種中的應用，不僅有效的改良了水稻植株的品質，提高了水稻產品的產量，同時提高了水稻種植的環境效益，對農田生態系統的生態環境起到了一定的保護作用。

二、農桿菌介導遺傳轉化在水稻基因工程育種中的應用

1.抗蟲基因工程育種。長期以來，由于受到水稻的物種限制，因而難以通過簡單的雜交方式培育出新型的抗蟲水稻品種，從而導致水稻種植只能采用噴灑農藥的方式進行防蟲，長此以往，不僅對農田生態系統的生態平衡造成了一定損害，同時也在一定程度上提升了水稻種植的成本。通過對農桿菌介導遺傳轉化在水稻抗蟲基因工程育種中的科學性運用，則成功的獲得了水稻抗蟲植株，提升了水稻種植的經濟效益和環境效益。

2.抗病基因工程育種。在水稻的種植過程中，常常會出現白葉枯病、稻瘟病以及紋枯病等危害較為顯著的細菌性病害。而通過對農桿菌介導遺傳轉化技術的應用，則是直接將各類抗病基因直接導入到水稻種苗中去，不斷提升水稻植株本身的抗病性，從而達到減少或延遲水稻植株染病發病的最終目的，得到具有良好抗病性且能夠穩定遺傳的水稻植株，不斷提升水稻植株的生態品質。

3.抗逆基因工程育種。當今時代隨著現代化科學技術手段的迅猛發展，一些抗非生物脅迫基因已經成功的被奮力克隆，并逐漸應用于水稻品種的抗逆性基因工程改良中去。通過對水稻品種抗逆性的基因改良，不僅在一定程度上增加了水稻植株對于干旱、寒冷以及鹽堿土壤的適應性，同時增強了水稻植株對土壤內微量元素的吸收利用能力，有效的提升了水稻的產量。

4.優質基因工程育種。現如今，隨著社會經濟的不斷發展，人們對于水稻品質的要求越來越高，為了滿足人們日益增長的物質生活需求，科學家逐漸提出了水稻的優質基因工程育種研究。通過優質基因育種，不僅能夠有效的改良水稻植株內直鏈淀粉與支鏈淀粉的含量比例，改善水稻的食用品質，同時還能夠將其它物種中優良的基因排列整合到水稻基因中去，改善水稻植株內各類鷹眼含量的不足，有效提升水稻植株的整體品質。

5.耐除草劑基因工程育種。水稻的耐除草劑基因工程研究是水稻基因工程研究中設計較早的一個研究領域。通過對水稻耐除草劑基因工程的研究，不僅能夠有效的解決稻田內的雜草侵害問題，減輕農民的勞動強度，同時還能在一定程度上提升稻種的基因純度，開發稻種的雜交潛力。另一方面，對于水稻耐除草劑基因工程育種的研究，還可以增強水稻植株的品質，有利于稻田機械化作業的普及。

6.提升水稻植株光合效率，延緩植株衰老。現如今，隨著全球糧食問題的日益嚴峻，有效提高糧食畝產量已經逐漸成為了現代農業研究的重中之重，而培育出畝產量更高的新品種水稻植株的一條有效途徑便是基因工程的技術手段。通過農桿菌介導遺傳轉化的方式，不僅能夠有效提升水稻植株的光合作用能力及效率，同時還可以在一定程度上延緩水稻植株的衰老，為大幅度提升水稻植株畝產量帶來了希望。

三、結語

綜上所述，農桿菌介遺傳導轉化在水稻基因工程中的有效應用，不僅實現了傳統雜交育種方式所無法達到的優質基因重組，提升了水稻育種的整體水平，同時還在一定程度上改良了水稻作物的品質，提升了水稻植株的畝產量，保證了水稻種植的經濟效益與環境效益。因此，從農業發展的角度來看，農桿菌介導遺傳轉化技術必然會成為今后水稻基因工程育種的主要技術，并在水稻基因工程研究中發揮出越來越大的效用。

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