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1、分子植物育种， 2005年， 第 3卷， 第 1期， 第 99- 106页 M ol ecul arPl antBr eedi ng,2005,Vol . 3,No. 1,99- 106专题介绍 REVI EW甘薯遗传转化研究现状、 问题及展望李强1, 2*刘庆昌2马代夫1臧宁21江苏徐州甘薯研究中心,徐州,221121;2中国农业大学农学与生物技术学院,北京,100094*通讯作者,l i qi angxzj s s ohu. com甘薯是世界上重要的粮食、 饲料和工业原料作物， 由于遗传改良进展缓慢， 转基因技术逐渐成为 研究的热点， 并应用于常规育种中去。到目前为止， 甘薯已利用叶片、
2、叶柄、 茎、 原生质体、 愈伤组织、 新鲜块 根、 胚性愈伤组织和胚性悬浮细胞系作为遗传转化受体材料， 其中早期以叶片、 叶柄为主， 目前利用胚性愈 伤组织和胚性悬浮细胞系作为转化受体的研究越来越多。用于甘薯遗传转化的方法有农杆菌介导法、 电击 法和基因枪法， 其中以根癌农杆菌介导法为主。最初甘薯遗传转化外源基因表达频率很低， 随着转化条件研究的深入， 转化频率得到较大的提高， 越来越多的目的基因被应用到甘薯遗传转化中去。到目前已有抗虫、 抗病毒、 抗病、 抗除草剂和品质改良等五大类基因转入甘薯基因组中， 并且获得了转基因植株。尽管甘薯遗传转化取得了一定的进展， 但目前仍缺乏一个有效的遗传转化
3、体系， 获得的转基因植株数量有限， 还不能应用于生产。存在转化基因型有限、 外源基因匮乏、 转化方法单一、 标记基因存留的问题， 以及还不清楚外源基因在转基因植株中的遗传规律等。因此， 本文从甘薯遗传转化受体系统、 主要转化方法、 转化系统以及有益农艺性状基因的应用等对甘薯遗传转化现状进行了综述， 分析了目前存在的问题， 以及未来甘薯遗传转化研究方向和发展前景。甘薯,转基因,受体系统,转化方法,转化系统,有益农艺性状基因的应用Advances ,Pr obl emsand Pr os pect si n Genet i c Tr ans f or mat i on on Sweet - pot
4、 at oLiQi ang1, 2*Li uQi ngchang2M aDai f u1ZangNi ng21XuzhouSweet pot at oRes ear chCent er ,Xuzhou,J i angs u,221121;2Col l egeofAgr onomyandBi ot echnol ogy,Chi naAgr i cul t ur eUni ver s i t y,Bei j i ng,100094*Cor r es pondi ngaut hor ,l i qi angxzj s s ohu. comSweet pot at o i saver yi mpor t
5、 antcr op off oods t uf f ,f eeds t uf fand i ndus t r i almat er i ali n t hewor l d. M or e and mor e r es ear cher sar e wor ki ng att r ans geni c r es ear chi ng and appl y i tt o t he gener albr eedi ng.By f ornow,s omemat er i al s ,s uchasl eaf ,pet i ol e,s t em,pr ot opl as t ,cal l us ,f
6、r es hs t or ager oot ,embr yo cal l usand embr yo s us pens i on cel l ,ar eus ed t o t r ans f or mat i on.Amongt hes e,l eafand pet i ol ear et hemai n accept ancei n t heear l i er s t age,and now,mor eand mor er es ear cher sus eembr yo cal l usorembr yo s us pens i on cel lasaccept ance.Thr ee
7、 met hodsar eus edt os weet pot at ot r ans f or mat i on,whi char e!“#$%Pr akas h etal . ,1992aEgni nandPr akas h,1995;高峰等,2001Gamaetal . ,1996M i t chel letal . ,1998Ot anietal . ,2001W aki t aetal . ,2001翟红和刘庆昌,2003;蒋盛军等,2004M ur at aetal . ,1997Lawt on etal . ,2000;W i nf i el d etal . ,2001Newe
8、l letal . ,1995结果Res ul t s愈伤组织Cal l us转基因植株Tr ans geni cpl ant s转基因植株Tr ans geni cpl ant s!“# 瞬时表达的愈伤Cal l usexpr es s edt r ans -i ent!“$ act i vi t y转基因植株Tr ans geni cpl ant s转基因植株Tr ans geni cpl ant s转基因植株Tr ans geni cpl ant s转基因植株Tr ans geni cpl ant s阳性细胞Pos i t i vecal l us转基因植株Tr ans geni cpl
9、 ant s备注Remar ks在最初的甘薯遗传转化中， 绝大多数是以叶片、 叶柄等作为受体材料。At t he ear l i er of SP t r ans f or mat i on,mos t of accept ance mat er i al s wer el eaf s ,pet i ol eset c.首先将胚性愈伤用于甘薯转化Thef i r s tr es ear ch i n SP t r ans f or mat i onbyus i ngembr yocal l us%“$ 和 Sout her nbl ot检测Det ect ed by hi s t ochemi
10、 cal!“$ as s ayandSout her nbl ot甘薯胚性悬浮细胞增殖快， 可以解决嵌合体问题, 获得了较好的转化效果Embr yo s us pens i on cel lcan be gr ow-i ng r api dl y.I thass ol ved t he pr obl emofchi mer a,and t he ef f ectoft r ans f or -mat i onwasgai nedpr ef er abl y.是电击法转化常用的受体材料， 由于再生比较困难， 因此利用原生质体作为受体材料的研究比较少。I ti st he nor malaccep
11、t ance ofel ect r o-por at i on- medi at ed met hod, and nowl es s r es ear cher s us e pr ot opl as tas ac-cept ancemat er i alf ori t sdi f f i cul tr egen-er at i on.Pr akas h等（ 1992b ） 报导， 利用该法获得了转基因植 株。Dhi r等（ 1999 ） 对基因枪转化方法的条件进行了研究，并从抗性愈伤获得了转基因植株。近年来， Lawt on等（ 2000 ） 、 W i nf i el d等（ 2001 ）
12、 又相继报导了利用不同报告基因（ !Gar ci aetal . ,1998;Ci pr i anietal . ,1999;高峰等,2001;翟红和刘庆昌,2003;蒋盛军等,2004研究内容和结果Res ear chcont ent sandr es ul t s研究侵染后愈伤组织的再生能力Thecapaci t yofr egener at i onofcal l usbyi nf ect edwass t udi ed.获得经 PCR、 Sout her nbl ot和 GUS 组织化学检测的转基因植株， 并研究了导入基因的表达量及插入的位点Det ect ed by PCR,s ou
13、t her n bol tand hi s t ochemi calGUS as s ays ,t he t r ans -geni cpl ant swer egai ned,and wer e s t udi ed f orquant i t at i ve expr es s i on andl ocal i zat i onoft hei nt r oducedgenes .获得了经 PCR 检测的转基因植株Thet r ans geni cpl ant sdet ect edbyPCR wer egai ned.分别用携带整合有不同目的基因或标记基因质粒的不同菌系的根癌农杆菌侵染不同
14、的外植体， 经过不同的检测方法， 均获得了转基因植株。Det ect ed by di f f er entmet hods ,t r ans geni cpl ant swer egai ned s epar at el y bydi f f er entbact er i als t r ai ns wi t h di f f er entpl as mi ds car r yi ng di f f er entt ar getgenesormar kergenest oi nf ectdi f f er entexpl ant s .随着转化条件的不断完善， 越来越多的有益农艺性状基因被
15、应用到甘薯遗传转化中去。到目前已有抗虫、 抗病毒、 抗病、 抗除草剂和品质改良等 5大 类基因转入甘薯基因组中， 并且获得了转基因植株（ 表 4 ） 。5问题及展望尽管甘薯遗传转化已取得了较大的进展， 但还 有许多亟待解决的问题。如： 缺乏一个有效的遗传 转化体系， 转化效率低， 获得的转基因植株数量有 限， 还不能应用于生产； 对基因型有比较强的依赖 性， 到目前， 只有栗子香， 新大紫， 高系 14， J ewel ， J onat han等少数几个生产上非主栽品种获得了转基 因植株。Gar ci a等( 1995) 研究表明， 利用根癌农杆菌 介导甘薯， 转化频率与基因型有很大的关系。罗
16、红 蓉等( 2002) 研究也表明， 不同基因型甘薯之间转化 频率有很大的差异； 转化方法单一， 目前用于植物 遗传转化的方法很多， 但应用于甘薯遗传转化的只 有农杆菌介导法、 电击法和基因枪法， 是否还有更 高效快速的获得转基因植株的方法还有待于进一 步研究； 外源基因匮乏， 目前甘薯上获得转基因植 株的目标基因数量有限，并且均来自其它植物， 转 入甘薯后会给甘薯带来什么样的影响还不十分清 楚；外源基因在转基因植株中的遗传机理尚不清 楚， 目前甘薯转基因植株究竟是怎样遗传的， 还未 见有报导， 这对从事转基因工作的研究人员仍是个十分迫切的课题。标记基因存留的问题也是甘薯转基因研究中尚待解决的问题， 到目前为止， 被广泛用于选择的标记基因主要是编码抗生素或除草剂抗性的基因。从健康及安全角度来看， 选择标记基因及其产物被使用时可能是有毒的或过敏的； 从环境安全方面来看， 可能会破坏生态系统的平衡。随着甘薯遗传转化体系的不断完善， 甘薯转基因研究可望在未来十年有新的突破。打破现有基因型信赖性的现状， 有越来越多的生产上有推广利用价值且急需改良的品种被用于转基因研究， 转基因 甘薯环
