改良傳統的農桿菌轉殖方法

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