植物基因轉殖技術的原理與應用

植物基因轉殖技術 (Gene Transfer)的原理與應用
臺北市立建國中學生物科劉玉山老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

把一段外來的基因或DNA片段，經過外在力量如注射、載體媒介、基因槍或化學藥劑等方式，使它進入目標細胞(配子、胚胎或體細胞的細胞核、細胞質內)，讓外來基因能在目標細胞中繼續複製，或進而在個體上表現該段外來基因所編碼的蛋白質，此種方法稱為基因轉殖(gene transfer)。

近年來許多植物基因轉殖技術被廣泛應用在植物基因調控機制、抗病抗蟲和作物育種的研究上。阿拉伯芥(Arabidopsis)是基因組最早被解碼的植物，也是現今最被普遍使用於進行基因轉殖研究的模式植物。

阿拉伯芥是一種屬於十字花科的野草，其基因體只有1.3 x 108 個核酸，大小與果蠅的基因體類似，只比酵母菌基因組約多了10 倍。其基因體共包含了約26,000個基因，幾乎包括了植物該有的所有基因。此外，阿拉伯芥還具有植株小容易栽培、生活史短、易進行突變及遺傳分析等好處。

圖一 農桿菌法

以阿拉伯芥為材料的基因轉殖技術主要有二種。第一種稱為農桿菌法(Agrobacterium tumefaciens-mediated plant transformation)：但農桿菌轉殖的操作法又分為好幾種，最常見的稱為花序沾黏法(Floral dipping)。其方法如下，先構築含有外來基因的 Ti 質體 (tumor inducing plasmid)的農桿菌(圖一)，外來基因需放入 Ti 質體中的 TDNA 片段中。再將整個植物的花序浸泡在含有清潔劑的農桿菌溶液，帶有 Ti 質體的農桿菌會由經由柱頭，進入胚囊，穿透受傷的卵細胞細胞壁，進入卵細胞中，此時，Ti質體中含有外來基因的 T-DNA 片段，就會併入卵細胞核的基因組中。農桿菌法轉殖的效率高，且通常只會正確的插入一個基因的拷貝數；但缺點是只能適用於雙子葉植物，重要的單子葉作物如水稻則不適用於此法。

參考資料

http://bbsc.imb.sinica.edu.tw/biotech/04_06.pdf
http://ibs.sinica.edu.tw/www/people/index.php?id=mt