作者：Oreo
农业正处于技术转型的重要时刻，人类在应对人口增长和全球气候变化的挑战时，必须找到合适的应对策略。植物遗传转化技术就像现代农业中的魔法工具，展现出广泛的潜力。高效的遗传转化技术不仅为基因编辑（如CRISPR/Cas9）提供了基础，能够精准修饰基因组，还成为生物技术育种的核心，帮助我们加快植物育种的脚步。此外，基因功能分析也依赖于遗传转化技术，揭示特定基因在植物成长过程中的重要角色。一个稳定且高效的转化体系就像一把钥匙，打开了基因敲除和过表达研究的大门。
然而，目前植物遗传转化技术面临一些挑战，尤其是在那些难以转化的作物中，基因型依赖性强、再生效率低以及转化过程复杂，成为技术发展中的一道道障碍。
要高效生产转基因植物，我们需要两个关键步骤：转化（将转基因基因转移并表达于宿主细胞中）和再生（让转化细胞变成可育植株）。对于许多物种而言，这两个过程是获得转基因植株的瓶颈。传统上，从外植体诱导愈伤组织是产生转化植株的主要途径，但这个过程往往漫长，可能导致基因组和表观基因组的变化，产生不一致的结果。
植物遗传转化的主要过程与涉及的发育调节因子
最近在转化和再生方面的进展就像一阵春风，显著提升了我们操控作物基因组的能力。通过使用不同的形态发生因子，以及与体细胞胚胎发生或分生组织发育相关的基因，我们可以触发体细胞亚群的重编程和多能性，最终实现转化植株的生成。
在植物转化的世界里，科学家们就像魔法师，使用特定的发育调节因子（DRs）来“重启”植物的细胞，帮助它们变得更强大，尤其是那些难以转化的单子叶植物。想象一下，这就像给植物的细胞穿上了超级英雄的斗篷，让它们能够更好地适应新环境，甚至变出新的植物。
WUSCHEL（WUS）和BABY BOOM（BBM）就像植物界的双胞胎兄弟。WUS就像一个守护者，时刻保持植物细胞的未分化状态，确保它们能随时准备好接纳外来的DNA。而BBM则像个催化剂，推动细胞的增殖与分裂，这两个基因的组合可以大幅提高那些原本难以转化的植物的转化效率，帮助它们生成愈伤组织，最终变成可再生的转基因植物。Lowe等人在玉米的未成熟胚中首次尝试过表达ZmBBM和ZmWUS2，结果就像给植物喝了能量饮料，转化效率显著提高！而且，这种神奇的效果并不仅限于玉米。在咖啡植物中，表达AtWUS就能诱导愈伤组织的形成，体细胞胚的数量竟然增加了400%！在苹果中，MdBBM1基因的异位表达则像调皮的小精灵，提升了细胞分裂激活基因的水平，同时降低了抑制因子的表达，从而显著提升了苹果的遗传转化效率。
我们来看看WOX5（WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX5），它就像植物根尖分生组织的“总指挥”，通过招募PLETHORA（PLT）因子来促进细胞的分化。在小麦中， TaWOX5显著提升了遗传转化效率，解决了小麦基因型依赖性转化的难题。这种方法不仅适用于Fielder和CB037品种，还能帮助许多商业化和难以转化的小麦品种。
而新兴的GRF和它的好伙伴GIF就像植物界的搭档，组成了一个强大的转录激活复合体。它们通过激活一系列基因来促进器官的形成。研究者们利用ZmUBI启动子驱动GRF4-GIF1的组合，在小麦品种Kronos中，转化效率竟然提高了近8倍，是植物界的“超强组合”。这种组合同样在其他小麦品种、水稻品种Kitaake和高粱中也取得了显著的转化和再生效率，仿佛在植物的舞台上，演绎了一场精彩的“变身秀”。
通过战略性、阶段特定的应用DRs来提高植物转化效率具有重要意义。根据再生阶段的需求调整DRs组合，就像为演奏不同风格的乐曲选择合适的乐器，解决基因型依赖性问题，为克服植物遗传转化的限制提供了一种全面的方法。
参考文献：
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