改良傳統的農桿菌轉殖方法

閱讀時間約 4 分鐘

雖然目前有基因編輯(CRISPR)可以直接編輯生物的基因,但以農桿菌(Agrobacterium tumefaciens)為工具的轉殖方式,因為所費不多,所以仍然還是主流的轉殖植物製作方式。


除了阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)可以以農桿菌來感染正在發育的花苞以外,大部分的植物都是用植物組織浸泡在農桿菌的溶液中若干時間,然後經過一系列的步驟來取得轉殖作物:包括癒傷組織(callus)誘導、轉殖芽體再生、根系誘導、幼苗移植。


最近,有中國的研究團隊提出了省略「根系誘導」這個步驟,直接將再生的芽體移植到培養土中。這樣可以節省不少時間,而且存活率不但沒有下降,反而還提高了!讓我們來看一下他們是怎麼做的。


他們以一份營養土與兩份蛭石(vermiculite)的比例製作培養土。營養土是以泥炭苔基質添加50-260 mg/L的氮(N)、50-260 mg/L的磷(P₂O₅)、50-340 mg/L的鉀(K₂O),酸鹼值為5.5-6.5。不過,根據研究團隊的說法,營養土對生根效果沒有顯著差異。


他們測試了三種植物:百脈根(Lotus japonicus)、煙草(Nicotiana benthamian)、大豆(Glycine max)。在芽體到足夠長度(百脈根與煙草大約2公分、大豆約6公分)時,將這些芽體直接移植到培養土中於16小時光照/8小時黑暗、溫度則是22-26度C培養。


一開始4-5天,以透明塑膠袋覆蓋盆栽保濕。接下來的2-3天,逐漸在塑膠袋上打洞以利通風,也幫助植物適應環境。最後將塑膠袋完全移除。


結果發現,移植後約10天,所有的芽體都能長出約5公分長的根系。


用這個方法,百脈根省下了25天、煙草省下18天、大豆省下32天就能生根,且總根長、根系乾重、株高都有非常顯著的提升:總根長百脈根增加了將近兩倍、煙草約5-6倍、大豆4-5倍;根系乾重百脈根增加了5-6倍、煙草約6倍、大豆將近6倍;株高百脈根增加了1.5倍、煙草約2-3倍、大豆2倍。


既然生根的時間提前,且植株更健康,那麼,產量是否有增加呢?研究團隊發現,雖然產量的增加並不明顯,但是百脈根提前了62天、煙草與大豆提前45天收穫,對於在實驗室裡分秒必爭的科學家來說,也是一大福音。


為什麼省略掉根系誘導就可以有這麼多好處呢?研究團隊認為,過去進行根系誘導,都是把芽體放在透明容器中進行,但是根系有負向光性(negative phototropism),所以讓根照光並不會有好處;相對的,在培養土中因為就像在自然環境一樣地幽暗,所以對根系形成是有利的。


另外,在土中可以透氣,有別於在培養基與培養瓶裡面比較不利於氣體交換;最後,省略了根系誘導,也順帶省略了一個移植的步驟,可以減少因移植而難免發生的根系損傷。


更不用提,省掉了根系誘導,就可以少泡一些培養基,也可以少用一些植物賀爾蒙!整體來說,費用下降而效果更好,還可以提早收成!


參考文獻:


Li, Q., Zhang, X., Li, H., Zhang, H., Hao, H., Yu, W., Sun, J., Fan, Y., & Lyu, S. (2024). A simplified Agrobacterium tumefaciens–mediated transformation protocol accelerates plant molecular breeding. Plant Physiology. Advance online publication. https://doi.org/10.1093/plphys/kiae585


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主要介紹關於植物的新資訊,但是也會介紹一些其他的。 版主在大學教植物生理學,也教過生物化學。 如有推薦書籍需求,請e-mail:[email protected]
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