发根农杆菌Ri质粒与rol转基因植物研究.pdfVIP

中国棉花学会2007年年会论文汇编125 发根农杆菌Ri质粒及rol转基因植物研究 曹燕燕。杨业华 (华中农业大学植物科技学院，湖北武汉430070) StudiesontheRiPlasmidof andPlantTransfor— AgrobacteriumRhizogenes withRol mation Genes CAO Ye-hua Yan-yan，YANG PlantScienceand 430070，China) of Technology，HuazhongAgriculturalUniversity，Wuhan (College 发根农杆菌(Agrobacteriumrhizogenes，Ar)是一种寄主范围非常广泛的土壤细菌，植物受其侵 染后常在侵染部位产生许多不定根。据统计，目前已有数百种植物感染Ri质粒后产生毛状根，其中 大部分是双子叶植物和裸子植物，单子叶植物报道甚少[1]。 早期的研究发现，发根农杆菌的致根性与其所携带的诱根质粒(rootinducingplasmid，Ri)有 关，其上的T—DNA片段可以整合到双子叶植物受体细胞的核基因组中并能稳定表达，从而导致毛根 (hairroots)的发生，现已证实控制毛根形成的主要诱导因子是Ri质粒T—DNA上的rol基因[z]。 1 发根农杆菌及Ri质粒 自发根农杆菌发现[3]以来，在该病原菌对植物形态发生的影响方面开展了广泛研究[4。5]。发根农杆菌 可使被侵染的植物细胞产生许多不定根，这种不定根失去向地性，能在无激素的培养基中无限制地快 速生长，不断分枝成毛状，故称之为毛状根或发状根[1]。 后来的研究发现，大量物种在感染发根农杆菌后所产生的毛状根能自发再生出完整植株，并且这 些再生植株通常在发根、植株和叶片形态、色素沉积、节间长度、根的向地性、花的形态和育性以及世 root 代周期等方面发生许多不同于正常植株的变异[4]，这些典型症状称为毛根症(hairysyndrome， root hr)或毛根瘤(hairytumor)。细胞学和分子生物学的研究揭示，毛根症发生的分子基础类似于 根癌农杆菌诱发的冠瘿瘤，是细菌中的染色体外遗传因子Ri质粒上一段遗传信息转移到植物细胞中 所致‘6。。 Ri质粒具有如下优点：(1)不含Onc基因，对植株再生无影响，操作起来比Ti质粒更方便；(2) 具有诱导毛根形成的特点，并且诱导产生的每条毛根都只起源于一个细胞，因而在对从诱导产生的毛 根获得的再生植株进行筛选时，操作更方便。 2 10ci)的发现及其位点 rol基因(rooting 根据发根农杆菌转化植物体合成冠瘿碱(Opines)的不同，可将发根农杆菌及其Ri质粒分成四种 区域[8]，两区域之间为一个非插入的DNA区，其余三种类型Ri质粒为连续的T-DNA。决定植物发 状根形成基因位于TL—DNA的生根座位(rootloci，简称为r01)上，已鉴定的四个基因分别为rolA、 质粒中均存在，它们的部分特征如表1所示[7]。 3 RoZ基因的研究进展 利用源于发根农杆菌的rol基因转化植物已有广泛报道。rolA基因包含一个长300bp的可读 框，编码分子量为11000Da、由i00个氨基酸组成的蛋白质(RolA)，已发现rolA基因转录产生的前 体RNA的不翻译前导区中有一个内含子，可使翻译的效率降低10～20倍[9]，这是首次报道在原核 126中国棉花学会2007年年会论文汇编 生物中存在转录后调控的机制。用roIA基因转化烟草，该基因表达使植株表现矮化、叶片皱缩、花序 缩短、开花延迟、花柱缩短、缺乏根的生长[10‘11]。在烟草中，rolA基因可以单独诱导毛状根形成，但在 高凉菜属中则不能。 rolC基因的开放阅读框长540bp，编码由180个氨基酸组成、分子量为20000Da的蛋白质 (RolC)。rolC基因表达对烟草植株表型的影响主要表现在植株顶端优势减弱、分枝增多、节问缩短