植物活體轉化系統(tǒng)是一項創(chuàng)新的生物科技，通過基因工程技術將外源基因導入植物細胞，并促使其在整個植物體內(nèi)穩(wěn)定表達。這一系統(tǒng)不僅對于改良作物品質(zhì)和增強抗病蟲害能力具有重要意義，還為研究者提供了深入探索植物生長發(fā)育、代謝路徑和基因功能等方面的機會。
植物活體轉化系統(tǒng)的核心是利用農(nóng)桿菌介導的轉化技術。農(nóng)桿菌是一種土壤中常見的細菌，具有天然的外源基因轉移能力。通過將目標基因構建到適當?shù)妮d體上，再將該載體轉化到農(nóng)桿菌中，可以使得農(nóng)桿菌攜帶目標基因進入植物細胞。接下來，通過優(yōu)化培養(yǎng)條件和選擇合適的培養(yǎng)基，將農(nóng)桿菌與植物組織進行共培養(yǎng)，使農(nóng)桿菌轉移目標基因到植物細胞中，從而實現(xiàn)基因的穩(wěn)定表達。
具有許多優(yōu)勢。首先，它可以直接在整個植物體內(nèi)進行基因轉導，而無需經(jīng)過試管培養(yǎng)和再生過程，避免了遺傳變異的問題。其次，該系統(tǒng)可用于大多數(shù)植物物種，包括重要的農(nóng)作物和藥用植物。此外，活體轉化系統(tǒng)還能夠實現(xiàn)高效的基因表達和穩(wěn)定性，為研究者提供了更準確的實驗結果以及更全面的基因功能研究平臺。
在農(nóng)業(yè)和生物科技領域具有廣闊的應用前景。通過引入抗蟲、抗病、耐逆等外源基因，可以顯著改善農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，減少對農(nóng)藥的依賴，降低環(huán)境污染。此外，活體轉化系統(tǒng)還為植物功能基因研究提供了有力工具。通過敲除或過表達特定基因，可以深入理解植物生長發(fā)育、代謝調(diào)控以及抗逆機制等方面的分子機理。
然而，也面臨一些挑戰(zhàn)。首先，農(nóng)桿菌介導的轉化效率仍然有待提高，尤其是在某些物種中。其次，穩(wěn)定表達外源基因可能會受到基因沉默、位置效應和遺傳背景等因素的影響。此外，對于一些重要的經(jīng)濟作物而言，存在著監(jiān)管和公眾接受度等問題。
在中藥研究中的潛在應用方向
1、各種中草藥葉片瞬時轉化體系的建立：
葉片的形狀、表面有蠟質(zhì)、絨毛等，常規(guī)的手動注射難以成功，可以借助pts實現(xiàn)葉片注射，建立瞬時表達體系。
2、中草藥vigs平臺的建立：
在建立瞬時表達體系的基礎上，構建vigs載體，可以用于通過基因敲除的方式，驗證基因的功能。
3、轉基因體系的建立：
對于再生體系已經(jīng)建立的中草藥物種，但是外植體/愈傷組織，因為細胞壁等原因，農(nóng)桿菌難以侵染成功的，可以嘗試使用pts增加農(nóng)桿菌侵染的效率，提高轉化的成功率。
4、中草藥代謝產(chǎn)物基因功能驗證：
在轉基因體系無法建立的情況下，可以通過將功能基因在自身葉片，或者煙草葉片中瞬時表達，通過觀察表型或者分析葉片的表達產(chǎn)物來驗證功能，通過vigs也是一種手段。
總體而言，植物活體轉化系統(tǒng)代表了生物科技的新前沿，為改良農(nóng)作物、研究植物基因功能以及推動可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了有力工具。