棉花（Gossypium hirsutum）遗传转化实验技术原理

棉花的生长发育可能会受到病毒或真菌感染、昆虫捕食或干旱胁迫等生物和非生物胁迫的不利影响，然而，这些情况可以通过基因工程的方法来避免或减弱。例如，许多国家已经成功培育了抗虫棉（转入了编码Bt毒素的基因），该抗虫棉可产生天然毒素来对付一些主要害虫。

4种棉花遗传转化方法：

• 农杆菌介导的遗传转化：一方面，可以将下胚轴、子叶叶柄、茎尖等外植体切成小段与农杆菌共培养，然后诱导愈伤组织进行植株再生。另一方面，也可以进行不需要组织培养过程的棉花遗传转化。即可以将棉花幼苗的顶端分生组织划伤用农杆菌侵染，然后使其在适当的条件下发育成成熟的转基因植株（T0代）（图1）。



图 1. 农杆菌介导的棉花原位转化方法(Kalbande and Patil, 2016)。

• 基因枪介导的转化：该方法通常将需要转化的质粒与一定量的金粉混合使其附着在金粉表面，然后用基因枪如Bio-Rad PDS1000/He将金粉轰击进愈伤组织中，进而进行培养获得转基因苗。

• 花粉管途径介导的转化：该方法通常是通过微注射、农杆菌诱导或者将DNA直接滴入柱头的方法将外源基因导入植物细胞，然后在无虫/无病条件下培养获得转基因植株，进而进行阳性苗筛选。

• 碳化硅晶须介导的转化：在涡旋过程中，碳化硅晶须可将质粒DNA导入靶细胞。将转化的胚性愈伤组织在无菌环境中培养，直到再生为可育植株。

参考文献：

• Kalbande, B. B.; Patil, A. S. (2016). Plant tissue culture independent Agrobacterium tumefaciens, mediated in-planta, transformation strategy for upland cotton (Gossypium hirsutum). Journal of Genetic Engineering & Biotechnology, 14(1), 9-18.