全 文 ：遗 传 学 报 , 1 . ( 3 ) : 17弓一 17 , , 19 89
月匕细 `知. 时加旧 目 . 抽旧
T i 质粒基因在单子叶植物石蒜和金针菜中的表达
虞剑平 蒋兴邮 邵启全
(中国科学院遗传研究所 , 北京)
木文报道了用胭脂碱型致瘤农杆菌感染单子叶植物石蒜和金针菜的实验结果。 石蒜和金
针菜的花茎幼嫩部位被致瘤农杆菌 ^ 2 08 感染后 ,一个月内形成小瘤。 纸电泳结果表明 , 所
有瘤组织都含有胭脂碱 , 证明石蒜和金针菜的细胞可被转化并表达 . , 基因 ; 本文讨论了致
湘农杆菌转化单子叶植物的范围和筛选方法 。
关 . 词 ` 植物转化 ,致瘤农杆菌 /iT 质拉 ,石蒜 ,金针菜
具感染能力的致瘤农杆菌 ( 才g , o吞a c r , r i , 。 r “ m , f a e i , , , ) , 可将其 T i 质粒上的一
段 D N A ( T 一D N A ) 导人敏感的双子叶植物的创伤处细胞。 T 一 D N A 通过左右两端 2 , b p
的同向重复顺序连接到寄主细胞的染色体上圈。 T一 D N A 上 。 。 基因的表达导致冠座
瘤的形成 , 。 , 或 oc , 基因的表达产生胭脂碱或章鱼碱。 这些孤基衍生物的检测可 为
T
一
D N A 基 因是否在植物细胞中表达提供直接的证据训 。 利用 iT 质粒转化双子叶植物
已经得到了广泛深人的研究 ,并在作物品种改良上显示出巨大的潜力。
致瘤农杆菌介导的转化曾被认为局限于双子叶植物和裸子植物 。 但近年来已报道水
仙和斑心吊兰 t10) 、石刁柏` , , 、 玉米伺和唐营蒲川等单子叶植物通过感染后 , 在其组织中也能
检测到 T 一 D N A 特异性的孤基衍生物。 本实验室对朱顶兰 、吊兰 t31 和山药 〔” 的转化研究也
得到了类似的结果 。 最近 B . Byt eb i er 等报道 了 T 一 D N A 在石刁柏瘤组织中的正常整合
和表达 ,并利用“ 缴械 ” iT 质粒载体转 化石刁柏 , 获得了转 化的再生植株 `3] 。 w . S c h a f er
等也报道了 T 一 D N A 在白薯瘤组织中的正常整合和表达 1t[ 、
我们用胭脂碱型致瘤农杆菌感染单子叶植物石蒜和金针菜植株。 首次报道致瘤农杆
菌可以感染石蒜科石蒜属和百合科聋草属植物 , 并导致肿瘤性生长及 。 : 基因的表达。
实验结果进一步扩大了 T i 质粒作为单子叶植物基因载体的可能性。
材 料 与 方 法
(一 ) 供试受体材料
石蒜 ( L 夕c o r i , , a d i a r a ) 植株盆栽于温室中。 金针菜 (月。 m , r o c a l l`5 c i r r i , a ) 植
株种在花园 。 在花茎伸长期进行致瘤农杆菌的接种感染 。
(二 ) 供试菌种及液体培并方法 ,
将胭脂碱型致瘤农杆菌 A 2 08 接种于 Y E B 液休培养基内 , 在 26 一 28 ℃ 和 80 印二
往复振荡器上培养过夜至细菌生长对数期即可应用 。
( 三 ) 感染方法
用新鲜菌液按 D o lC e n 。 方法【习接种感染石蒜和金针菜的花茎幼嫩部位。
本文于 19 8 7 年 l一月 2 0 日收到 .
3 期 度剑平等 :i T质校基因在单子叶植物石蒜和金针菜中的表达
(四 ) 胭脂碱定性测定方法
参考蒋兴郁等 〔1 的方法 , 并加以改进 。 取瘤组织在 W h t m an 3 号滤纸上挤压出渗
出旅。 在 , 多乙酸电极缓冲液中 , 电压 4 0 v , 电泳朽 分钟 . 烘干后按常规方法染色 ,
并在 2 5 3 7入 紫外灯下照相。
结 果
(一 ) 石蒜致翻情况
A 2 08 菌株感染处理后 20 夭 ,石蒜花茎感染处突起 ,长成小瘤 (图 1 ) 。 瘤纵切面为白
色 ,无明显的分化现象。 正常花茎纵切面为淡绿色 , 有清楚的纵向纤维 。 感染位点共 20
个 , 全部突起成瘤。 小瘤既不能长大 ,也不分化成畸胎瘤 ,是随花茎生长而伸长。
以空白 Y E B 培养液为对 照 ,接种石蒜花茎幼嫩部位 。 20 天后接种部位略有膨大 ,随
花茎生长而逐渐消失。 以燕馏水为对照接种 , 无膨大现象 。 作者推测 , 前一对照所致膨
大 , 可能是因为培养液所含营养成分及某些活性物质刺激接种处细胞生长分裂加速而导
致的暂时性生理变化 。 而 A 20 8 菌株感染引起的小瘤是转化细胞遗传结构改变导致的
稳定性变化 。
图 1 ^ 2 08 感染后石蒜花茎突起成瘤
F 19
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A 2 0 8
图 2 A Z OS 感染后金针菜花笨突起成有
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五n o c u l a t . d b y A 2 0 8
(二 ) 金针菜致翻情况
A 20 8 菌株感染处理后 30 天 ,金针菜花茎幼嫩部位感染处突起成小瘤 (图 2 ) 。 在 20
个感染位点中 , 10 个在花茎较上方的位点 (更幼嫩 ) 形成了小瘤 , 而 10 个较下方的位点
(较老化 ,但仍在伸长区 )没有形成可见小瘤 。 小瘤既不能长大 ,也不会分化 。 以空白 Y EB
播养液作对照接种 ,无膨大现象。 以蒸馏水作对照接种 ,亦无膨大 。 · `
石蒜和金针菜幼嫩花茎对空白 Y E B 培养液接种的反应不同 , 显示了两种植物生理
代谢的差异 , · . `
石蕊和金针菜花茎接种 A 20 8 后的致瘤情况可归纳为表 l 。
l, 6 遗 传 学 报 l` 卷
农 1 石粗和众针莱花鉴致 . 惰况 (接种均为 20 个位点 )
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A 2 0 8 菌液 空白 Y E B培养液
Y E B b r o t h
蒸馏水
A 2 0 8 s u s P e n s i o n D i s t i l l e d w a t e r
石 蒜
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全部致瘤
人 11 2 0
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5 i t e s f o r m e d
全部暂时膨起
A l l ` i t e s s w e l l e d f o r
t U ID O r吕 a s h o r r P e r i o d
无膨起
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半数致瘤
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t it 】D o t 目
无膨起
N o s w e l l i n g
无膨起
N o ` w e l l i n g
(三 ) n oB 签因的表达
对所有瘤组织进行胭脂碱测定 , 它们均含有胭脂碱 (图 3 、 图 4 ) 。 所有对照中均未测
出胭脂碱 。
得以表达 。
表明 iT 质粒的 on : 基因整合到石蒜和金针菜的瘤组织细胞的基因组中并
圈 3 石蒜痛胭脂碱浦定
A一 D 为庙组织 ; E为空白 Y E B .培养液接种 ;
F 为标准章鱼碱 (上方斑 )和胭脂碱 (下斑 )
F 19
.
3 N o p a l i n e d e t e e t i o n o r L
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r a d i a r a
A一 D : T u m o r t i . s u e ; E : Y E B m e d i u m
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图 4 金针菜瘤胭脂碱测定
A一 D 为瘤组织 ; E 为未感染花茎 ; F 为标准章鱼碱
和胭脂碱
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4 N o p a l in e d o t e c t i o n o f H
.
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A 一D : T u m o r t i s s u e ; E : U n i n f e c t e d
f l o r a l . l e m t i s s u e ; F : S t a n d a r d s
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o P in e a n d n o p a l i n e
.
讨 论
本文报道石蒜科石蒜属植物和百合科营草属植物在被致瘤农杆菌感染后 , 可引起肿
瘤性生长 , 并表达 。 , 基因 ,这进一步扩展了利用致瘤农杆菌转化单子叶植物的范围 。综
合已有报道 , 致瘤农杆菌可以转化石蒜科 ( A m a r y l l id a c e a e ) 〔3 , 、 百合科 ( L i l i a c e a e )〔, · ` 0J 、
莺尾科 ( I r i d a c e a e ) ` , , 、 薯预科 ( D : o s c o r e a e e a e ) ` , ,` , ,和禾本科 ( G r a m i n e a e ) 〔` ,` , 的植物 。 由
此可见 , 致瘤农杆菌的感染范围比以前设想的大得多。 为了最有效地利用致瘤农杆菌作
为植物遗传操作的基因转移系统 , 对尚未报道的单子叶植物进行感染筛选将成为一项重
要的基础工作 。
3期 虞剑平等 : T云 质粒甚因在单子叶植物石蒜和金针菜中的襄达 17,
致瘤农杆菌转化石蒜和金针菜并不形成大冠瘦瘤 , 这与前人对单子叶植物转化的报
道一致。 这可能是因为单子叶植物细胞不能对 T 一 D N A 的基因产物发生反应 ,也许是因
为激素代谢发生异常的缘故「10 。 在玉米幼苗中 ,转化组织甚至不能形成可见的突起 t’1 。 不
同的单子叶植物对致瘤农杆菌感染的反应有所不同 ,对某些植物 ,常规筛选方法可能出现
遗漏 。 最近 ,西德 W . S hc o fe r 等发现利用双子叶植物损伤提取物诱导细菌 vi r 活性 ,可
赋予细菌转化白薯细胞 , 在体外形成冠瘤瘤的能力lLJ 。 另外 ,致瘤农杆菌介导的病毒感染
( A gr
o in fe c it on )
「B1 , 因其导致特异可见病征 (如叶面条纹 )的发生 , 灵敏度较高 ,也是一个
有希望的改进方法 。
参 考 文 献
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