植物遺傳轉化技術在雜草中的研究進展及展望

摘要：為了有效控制惡性雜草，深入剖析惡性雜草的成災動力學，揭示其抗藥性產生的分子機制，并進而探索和開發新型除草劑作用靶標，強化對雜草分子生物學的系統性研究顯得尤為迫切。本文聚焦于植物遺傳轉化技術在雜草中的應用，旨在構建一個全面高效的雜草遺傳轉化體系，以深入分析和驗證雜草基因功能。研究遺傳轉化技術的主要方法包括生物介導法和非生物介導法。在生物介導法中，農桿菌介導法操作簡單、轉化效率高，但同時也存在基因型的差異和轉化條件的限制；植物病毒介導法不僅能進行高效的表達和基因組編輯，還能從單一病毒的基因組中產生多個sgRNA，進而達到多目標的基因組編輯效果，但在植物病毒載體的穩定性上存在一些不足之處。在非生物介導轉化方法中，基因槍法的應用已經相當成熟，這項技術不受宿主的限制，可以作用的受體細胞范圍非常廣泛，但是轉化效率低，成本也較高。此外，納米顆粒介導、無組織培養技術，以及利用Bbm/Wus2發育調控因子或REF1再生因子等新興技術，不僅為簡化植物組織培養流程、提高遺傳轉化效率提供新的思路，而且為建立高效的雜草遺傳轉化體系提供理論基礎和實踐指導，為未來雜草的分子生物學研究和遺傳改良開辟了新的方向。

關鍵詞：雜草；遺傳轉化；農桿菌；植物病毒；基因槍；新技術

中圖分類號：S451；Q943.2" 文獻標志碼：A" 文章編號：1003-935X（2024）04-0001-10

Research Progress and Prospect of Plant Genetic Transformation Technology in Weeds

CHEN Xuan1，HUANG Ting1，WANG Lifeng^1，2，WU Di2，YANG Haona2

（1.Long Ping Branch，Graduate School of Hunan University，Changsha 410125，China； 2.Hunan Academy of Agricultural

Sciences/Hunan Provincial Key Laboratory for Biology and Control of Weed，Changsha 410125，China）

Abstract：In order to effectively control malignant weeds，it was particularly urgent to delve into the dynamics of weed infestation，uncovered the molecular mechanisms underlying their resistance to herbicides，and explored and developped new targets for herbicide action，thereby enhancing systematic research in weed molecular biology. This review focused on the application of plant genetic transformation technology in weeds，aiming to construct a comprehensive and efficient weed genetic transformation system for in-depth analysis and verification of weed gene functions. Biological and non-biological mediated methods are the main research approaches in genetic transformation technology. Among the

收稿日期：2024-09-11

基金項目：國家自然科學基金（編號：32302387）；湖南省自然科學基金（編號：2023JJ40368）；湖南省重點研發計劃（編號：2024AQ2035）；湖南省農業科技創新資金（編號：2024CX70、2024CX01）。

作者簡介：陳 玄（2001—），女，湖南瀏陽人，碩士研究生，主要從事雜草生物學與防控研究。E-mail：2572441610@qq.com。

通信作者：楊浩娜，博士，助理研究員，主要從事雜草抗藥性研究。E-mail：haonayang@hunaas.cn。

biological methods，Agrobacterium-mediated transformation is simple to operate with a high transformation efficiency，but it also has issues such as differences in genotype and limitations in transformation conditions；plant virus-mediated methods can not only achieve efficient expression and genome editing but also produce multiple sgRNAs from the genome of a single virus，thus achieving multi-target genome editing effects，but there are some deficiencies in the stability of plant virus vectors. Among non-biological mediated transformation methods，the gene gun method has been quite mature，this technology is not limited by the host，and the range of recipient cells it can act on is very broad，but the transformation efficiency is very low，and the cost is also high. In addition，this article also provides a comprehensive review of some emerging technologies，including nanoparticle-mediated，tissue culture-free techniques，and the use of Bbm/Wus2 developmental regulators or REF1 regeneration factors，etc. These technologies not only provide new ideas for simplifying plant tissue culture processes and improving genetic transformation efficiency but also provide a theoretical basis and practical guidance for establishing an efficient weed genetic transformation system，opening up new directions for future molecular biological research and genetic improvement of weeds.

Key words：weed；genetic transformation；Agrobacterium；plant viruses；gene gun；new technologies

雜草是威脅作物安全生產的重要有害生物。在長期的管理實踐中，化學除草劑的不當應用，加上對雜草分子抗性機制理解的不足，導致雜草抗藥性問題日益嚴峻。我國農作物受雜草危害嚴重，是全世界受影響最大的國家之一。據報道，我國農田種植面積的85%受雜草危害，目前農田雜草已超過1 430種（變種），造成糧食減產近300萬t/年，造成的經濟損失高達2 200億元/年^［1］。化學除草劑是目前農田雜草防控的主要手段。隨著輕簡化栽培技術的大面積推廣應用和長期大量化學除草劑的不科學使用，加上農用機械大范圍跨區域作業等作物栽培模式和農業生產模式的改變，農田草相由起初相對平衡的狀態逐步演化成種類繁多、危害隱蔽性強、分布不均、優勢種群抗性嚴重的復雜局面。隨之，雜草科學研究工作愈加重要，尤其需要突破當前惡性雜草適應性及致害性機制不明、抗藥性嚴重但分子機理不清、除草劑新型靶標匱乏等研究瓶頸，為雜草綠色高效防控提供理論依據。

在分子生物學和植物基因工程領域，植物遺傳轉化技術被視為不可或缺的工具。然而，相較于作物而言，落后的雜草遺傳轉化技術，制約了關鍵基因的挖掘與功能驗證等雜草分子生物學的研究。因此，急需應用植物遺傳轉化技術構建完整而高效的雜草遺傳轉化系統，并對雜草基因功能進行分析和驗證，以期在惡性雜草成災機制、雜草抗藥性機理、新型除草劑靶標挖掘等研究方面提供有力技術支撐，進一步推動雜草防控技術的研發。另外，雜草遺傳轉化體系的建立，有利于發掘雜草高繁殖力、強抗逆性等功能基因，為作物高產、抗逆品種的遺傳改造提供基因材料，加速作物優良品種培育進程。

本文對生物介導法中的農桿菌介導法、病毒介導法，非生物介導法中的基因槍法進行了深入分析，并特別關注這些技術在雜草研究中的應用和關鍵進展。最后，對目前關于遺傳轉化的新技術進行綜述，包括納米顆粒介導法、無組織培養技術、利用Bbm/Wus2發育調控因子或REF1再生因子等，并期望未來這些技術在雜草建立遺傳轉化體系時提供理論基礎和實踐指導。

1 生物介導法

1.1 農桿菌介導法

農桿菌介導法多以植物分生組織及生殖器官為受體，通過導入外源基因，再利用組織培育轉基因植物，對轉基因植物后代進行抗生素篩選和分子檢測等技術鑒定，以獲得穩定遺傳的轉基因材料。農桿菌介導遺傳轉化系統在增加外源基因效率、減少拷貝量、減少沉默率、方便標記基因檢測方面有一定優勢。因此，這一技術對植物生理分子機理的驗證、作物農藝性狀的改良等方面起到了積極作用^［2］。

在基因工程領域，根癌農桿菌常被應用于單子葉植物的遺傳轉化^［3］。由農桿菌介導的雜草遺傳轉化方法存在物種基因型的差異和轉化條件的限制，因此科學家們試圖通過不斷優化遺傳轉化條件，打破雜草的各種局限，以探尋通用、快速、高效的遺傳轉化方法。由表1可知，由農桿菌介導的遺傳轉化方法已經在黑麥草、牛筋草、狗尾草、棒頭草、二穗短柄草、鼠鞭草、紫蘇草等一些雜草研究中得到應用。

黑麥草屬異花傳粉植物，其離體再生及遺傳轉化不穩定，難以重復結果。王奇麗等改變了農桿菌侵染受體材料的方式，通過浸染、負壓處理相結合的方法侵染黑麥草成熟胚性愈傷組織，成功地將報告基因GUS、抗除草劑基因BAR轉移到多年生黑麥草中，使多年生黑麥草轉基因平臺初步建立起來^［4］。通過對轉化過程中的菌株濃度、侵染時間以及植物激素和抗生素的類型、培養時間等進行優化，成功建立了牛筋草^［8］、棒頭草^［9］、鼠鞭草^［10］的遺傳轉化體系。趙輝等對狗尾草的誘導培養基進行改良，以MS培養基作為基礎培養基，并添加了微量元素ZnSO4、CuSO4，成功地構建和優化了狗尾草胚性愈傷的高效農桿菌轉化系統^［11］。在此研究中他還發現，狗尾草成熟胚為外植體時，在光照條件下培養1周后再轉為暗培養，能大大提高種子胚性愈傷的誘導率。Yu等發現，新的化學誘導劑FPX（對氯苯乙酸衍生物）可以顯著提高二穗短柄草轉化過程的效率，由此突破了二穗短柄草遺傳轉化過程中多采用未成熟胚胎，且只對植物生長有限時間窗口內進行培育的限制，研發了一種基于成熟胚胎的遺傳轉化方法，使得7周齡胚胎的遺傳愈傷組織轉化效率高達52.6%^［12］。FPX為一種有用的調節化合物，在愈傷組織形成、芽再生和農桿菌感染中發揮化學誘導劑的作用^［15］。農桿菌菌株和外植體類型在轉化過程中也起著重要作用。研究證實，含有各種質粒的 C58C1 菌株對許多經濟植物轉化具有適用性^［16］。而芽尖外植體是有效的外植體，在此前應用于其他具有重要經濟意義的植物（如玉米^［17］、棉花^［18］等）的遺傳轉化研究。Bakhsh等利用C58C1菌株以及紫蘇草外植體應用于遺傳轉化研究，并通過GUS染色技術證實轉基因在外植體中的表達，遺傳轉化效率可達55.13%^［14］。

盡管目前農桿菌介導法在雜草遺傳轉化體系建立過程中得到了較為廣泛的應用，但其在使用過程中會因植物的基因型差異對轉化效率產生較大影響，也會因培養基組分、外植體狀態的不同，產生互作效應而影響轉化效率^［19］。因此，在使用農桿菌介導法處理棒頭草、鼠鞭草時，轉化效率并不理想。此外，在稗（Echinochloa crusgalli L.）、千金子（Euphorbia lathyris L.）等常見性有害雜草中，這種方法尚未被報道過。

1.2 病毒介導法

在植物中進行基因編輯時，采用農桿菌介導法不僅受限于植物寄主類型，而且T-DNA隨機整合到編輯植物的基因組中也帶來了轉基因監管和生物安全問題。因此，各種植物病毒已經被設計成可以容納和傳遞CRISPR/Cas的微型載體來產生無轉基因和基因組編輯的植物^［20］。

病毒介導法是以病毒為載體，利用基因重組技術將外源目的基因導入受體宿主細胞，進而完成轉染實現遺傳轉化。自基因工程問世以來，植物病毒一直被用作異源基因表達載體，它被設計為引導RNA輸送到穩定表達核酸內切酶的植物中，甚至是完整的基因組工程成分^［21-25］，從而促進在組成型表達Cas9的植物中進行基于CRISPR/Cas9的靶向基因組編輯（VIGE）。與農桿菌介導法相比，病毒介導法不受寄主的限制，以此可提高植物的遺傳轉化效率。

由表2可知，經過近30年的發展，已經開發出利用多種DNA、RNA病毒的VIGE系統，并應用于各種寄主植物，在基因組編輯方面取得了優異的成果。

2015年，Yin等報道了利用甘藍卷葉病毒（CaLCuV）在過表達Cas9的煙草轉基因中實現sgRNA投送和高效基因編輯^［26］。2017年，Gil-Humanes等成功地利用小麥矮縮病毒（WDV）攜帶的CRISPR/Cas9核酸酶和修復模板，在小麥的原生質體中進行了基因編輯，這種方法的效率是非病毒傳播方式的12倍^［27］。2018年，Ali等將1個或多個sgRNA遞送到本氏煙草和擬南芥植物中，導致了靶向基因組位點的誘變，且發現豌豆褐變病毒（PEBV）的sgRNA遞送比基于煙草響尾蛇病毒（TRV）的遞送可產生更多的靶向突變^［28］。2019年，Gao等設計了大麥黃紋花葉病毒（BYSMV）載體，為在大麥植株和小褐扁桃（SBPH）中同時表達3種外來蛋白提供了多功能表達平臺^［29］。此外，BYSMV載體能夠在小麥、大麥、谷子、玉米等受到系統性感染的谷物的葉片和根系中穩定地表達大約600個氨基酸的β-葡萄糖醛酸酶（GUS）蛋白和紅色熒光蛋白。同年，Jiang等開發了一組基于甜菜壞死性黃靜脈病毒（BNYVV）的CRISPR/Cas9介導植物基因組編輯的向導RNA遞送系統，以在表達Cas9的轉基因植物中進行基因編輯^［30］。總體來說，以BNYVV為載體，會促進甜菜及相關植物各種蛋白質基因的表達。Zhang等的研究表明，狗尾草花葉病毒（FoMV）可以同時表達Cas9、sgRNA和RNAi抑制因子p19，靶向編輯了非轉基因煙草內源的PDS^［31］。開花位點T RNA（FTRNA）先前已被證明，在與結合綠色熒光蛋白（GFP）的信使RNA融合時能夠實現細胞間運動^［38］。基于此，2020年Ellison等將融合到FTRNA序列的sgRNA克隆到煙草脆裂病毒（TRV）載體中，該載體可通過根癌農桿菌感染遞送至植物，實現高效、多重編輯植物基因的技術^［32］。Ma等揭示了一種利用RNA負鏈病毒苦芭菜黃網病毒（SYNV）作為CRISPR/Cas9完整載體的投送技術，該方法不依賴于遺傳轉化，不需要對特定受體細胞和組織進行分離，高效實現了可遺傳的基因編輯后代^［33］。2021年，Li等將大麥條紋花葉病毒（BSMV）介導的基因編輯系統應用于小麥，實現了高效、多重和可遺傳的基因編輯^［34］。同年，周冠彤等首次利用由棉花葉皺縮病毒（CLCrV）介導的VIGE體系，成功地編輯了多個棉花的內源基因，并在棉花樣本中成功構建了一個高效且快速的sgRNA篩選系統^［35］。Uranga等設計了馬鈴薯病毒X（PVX），構建了一種在成年茄科植物中輕松表達多種sgRNA的載體^［36］。Luo等設計了感染大豆的蘋果潛伏病毒（ALSV）來攜帶和遞送sgRNA，容易操縱并有效地輸送到大豆植物細胞中，從而實現大豆的基因功能研究和性狀改良^［37］。

盡管病毒介導法在植物遺傳轉化中展現出巨大潛力，但其在雜草領域的應用卻相對有限。這一局限性主要源于該技術目前存在的一些缺點：（1）植物病毒載體穩定性相對較差，常常由于病毒基因的重組，導致外源基因的丟失。（2）病毒的載貨能力有限（通常為＜1 kb）。這是由于它們用于遞送基因編輯試劑（如Cas9）的一個主要缺點，因為過大的載貨量（約4.2 kb）會導致全身運動的喪失或貨物DNA的丟失^［39］。（3）病毒載體的接種方法較為昂貴和繁瑣。（4）可移動病毒載體本身存在一定的安全性問題^［40］。

在雜草防治領域，大穗看麥娘（俗稱黑草）因其對化學除草劑的抗性和在農作物生長周期內的快速繁殖能力，而成為一種極具挑戰性的雜草。這種雜草的廣泛分布和難以控制的特性嚴重威脅著農作物的產量和質量。為了有效控制這一有害雜草，科學家們正致力于鑒定和利用控制其生長的關鍵基因^［41］。在2020年，研究人員就成功地使用BSMV（大麥條紋花葉病毒）、FoMV（狐尾花葉病毒）感染了黑草，實現了基因沉默和蛋白過表達^［42］。他們發現，通過VIGS技術降低黑草中PHYTOENE DESATURASE基因（AmPDS）的表達，可以導致葉片出現光漂白現象；通過VOX技術，在黑草中過表達綠色熒光蛋白（GFP），并觀察到綠色熒光。這些技術還成功地用于研究黑草對除草劑的抗性，特別是通過降低一個與除草劑抗性相關的基因AmGSTF1的表達，研究人員能夠使原本對除草劑有抗性的黑草變得敏感。該研究證明，VIGS、VOX技術不僅適用于谷物，也適用于其他難以轉化的植物，包括雜草。總之，盡管面臨挑戰，病毒介導法在雜草遺傳轉化中的應用前景仍然充滿希望。未來的研究可能會集中在提高病毒載體的穩定性和載貨能力，簡化接種方法，并探索這些技術在更多雜草物種中的應用潛力。

2 非生物介導法

2.1 基因槍法

基因槍法，又叫粒子轟擊細胞法，是利用加速裝置將包裹有外源基因的微粒導入受體細胞、組織或器官中，完成基因轉移的一種方法。外源基因進入受體以后整合入受體基因組，并得到表達以達到轉化目的^［43］。相較于農桿菌介導法，該技術無宿主限制，其能夠作用的目標受體種類繁多，幾乎涵蓋了所有有分化潛能的組織或細胞。與病毒介導法相比，基因槍法利用的載體安全性更大，操作更為簡便。目前，鮮有雜草是通過基因槍法來建立遺傳轉化體系的，但是除雜草外的一些植物在采用轉基因技術時或多或少的有涉及到基因槍法。

例如，Klein等以洋蔥表皮細胞為試驗材料，用鎢粉包裹DNA、RNA作為子彈，通過基因槍裝置將其導入細胞，發現外源基因可在受體細胞內表達^［44］。這是第1項關于基因槍介導轉化的成果。1990年以前，農桿菌介導的遺傳轉化技術被限制用于雙子葉植物；而隨著基因槍法的問世，它已經成為外源基因轉入單子葉植物受體細胞的主要手段。自1988年Wang等利用基因槍成功轉化水稻懸浮細胞以來，通過基因槍技術多種含有不同外源基因的轉基因水稻陸續被開發^［45］。此后，Li等針對基因槍轉化效率較低的缺陷，對水稻的基因槍轉化系統作了進一步改進^［46］。1990年，Goedon-Kamm等采用基因槍技術將GUS報告基因、CAT選擇性基因導入玉米懸浮細胞系，并由此獲得能夠正常結實的玉米植株^［43］。1993年，Koziel等通過同樣的技術將Bt基因引入玉米幼胚，這些轉基因植株在溫室和大田中表達了高水平的CrylA（b），顯示出顯著的抗玉米螟效果，并且這種性狀在后代中也能穩定遺傳，有效提升了玉米的抗蟲性^［47］。1992年，Vasil等首次利用基因搶技術，將GUS基因和抗除草劑基因導入小麥胚性愈傷組織中，由此獲得轉基因小麥植株^［48］。

基因槍法作為一種高效的遺傳轉化手段，在農作物遺傳改良領域已得到了廣泛應用。然而，相對于農作物，基因槍法在雜草遺傳轉化研究中的應用實例尚不多見。盡管如此，一些成功的案例為雜草的遺傳改良提供了新的思路。早在1998年，Chen等使用杜邦PDS-1000He裝置（DuPont Wilmington DE）在6.21 MPa或7.58 MPa的壓力下轟擊馬唐（Digitaria sanguinalis）愈傷組織2次，由此實現了馬唐的遺傳轉化，突破實現166.67%的再生效率^［13］，這也是基因槍法在雜草遺傳轉化體系上成功應用的突破。1999，年Dalton等使用Spangenberg等的方法將質粒DNA包被在金顆粒（Aldrich）上，并使用根據Finer等設計構建的顆粒流轟擊懸浮細胞獲得再生二倍體黑麥草，該方法轉化效率可達50%以上^［5-7］。另一個值得注意的案例是羊草（Leymus chinensis），這是一種在中國北方和蒙古地區廣泛分布的多年生草本植物，是重要的牧草資源。由于雜草的競爭，羊草的生產遭受嚴重損失，非選擇性除草劑殺死雜草的同時也對羊草造成傷害。為了提高羊草對除草劑的耐受性，2005年科學家首次成功地將耐草銨膦（basta）的PAT基因通過基因槍法轉入中國羊草，實現了對羊草的遺傳改良，為羊草這一難以轉化的草本植物建立了有效的遺傳轉化體系，包括愈傷組織的誘導、基因槍轟擊、篩選和再生過程^［49］。

盡管基因槍法在提高雜草遺傳轉化效率方面展現出潛力，但其在實際應用中仍面臨一些挑戰。首先，基因槍通過機械方式傳遞DNA，這一過程可能對受體細胞造成傷害甚至死亡^［50］。其次，只有直接被微彈轟擊的細胞及其鄰近的少數細胞能夠表達目標DNA，與其他轉化技術相比，其效率較低。此外，基因槍在操作中可能會使多個攜帶DNA的微彈同時進入1個受體細胞，導致外源基因多拷貝整合。最后，其使用的配件如金粉/鎢粉、飛行膜、阻擋網和可裂膜都是高成本的一次性進口材料。由此看來，基因槍法在雜草遺傳轉化中的應用前景廣闊，但仍需克服一些技術和成本上的障礙。未來的研究應致力于優化基因槍法的操作條件，提高轉化效率，降低成本，并探索其在更多雜草物種中的應用潛力。

3 新技術的發展與應用

納米顆粒是一種具有高度可調節的物理化學性質的物質，能夠穿過植物細胞壁而無需使用任何外部力。Lyu等介紹了一種由納米顆粒介導的基因傳遞方法^［51］。相較于傳統的根瘤菌和顆粒轟擊介導的基因傳遞，納米顆粒具有低細胞毒性、易操作（例如無需去除細胞壁或昂貴的設備）、廣泛的宿主范圍適應性以及傳遞各種生物分子（核酸、蛋白質和調控活性分子）的能力。Mei等推出了一種名為RAPID的植物體內轉化技術^［52］。與傳統的遺傳轉化方法不同，該技術能夠高效地利用植物的再生能力，避免了必須通過組織培養的限制，極大地簡化了植物的遺傳轉化流程。此外，這種方法已經在多種植物中得到了成功的應用，證明了它的多樣性和廣泛的適應性。朱健康團隊進一步改良cut-dip-budding（CDB）基因遞送系統，開發了一種適用于多肉植物的無組培遺傳轉化和基因編輯技術，該技術是將CDB基因遞送系統應用于具有葉插繁殖能力的多肉植物而不限于根蘗性植物的又一新突破^［53］。Bbm、Wus2是植物干細胞發育中的關鍵調控因子^［54］。最近報道了利用關鍵植物干細胞基因Bbm/Wus2來提高植物轉化效率的方法。通過操縱玉米轉錄因子Bbm、Wus2的異位表達，Lowe等提高了4種單子葉植物（玉米、高梁、水稻、甘蔗）通過根瘤菌介導的轉化的效率，從而促進了體細胞胚發生^［55］。基于現有對體細胞胚胎發生的研究進展，Cody等開發了2種方法，通過向雙子葉植物遞送Wus2、BBM或其他涉及細胞分裂素合成的發育調節因子（developmental regulators，簡稱DR），來誘導分生組織，進而實現遺傳轉化^［56］。而這2種方法可以通過將DR和攜帶特定的轉基因表達盒和/或基因編輯試劑進行共同的遞送，進而在誘導產生的新分生組織中實現植物的轉基因過程，且這種對靶標基因的修飾可以進行后代的遺傳。近日研究發現，不僅植物干細胞中的基因Bbm/Wus2可以提高植物的轉化效率，植物的再生因子REF1也顯示出明顯的提升作用。山東農業大學李傳友教授團隊通過研究首次發現植物界的“再生指揮官”——REF1，它是引發組織修復和器官再生的原初受傷信號分子，在植物再生中發揮了巨大作用，并在植物轉基因、基因編輯領域有巨大應用價值^［57］。

由此可見，科學家們已通過不斷探索，在水稻、高粱等植物中發現并建立了高效實現遺傳轉化的技術，這將為未來雜草遺傳轉化技術的改進提供豐富且堅實的理論基礎。而相較于其他植物，目前雜草的遺傳轉化技術應用并不完善的原因有2個方面：其一，雜草本身種群雜合多，基因型差異大，而對雜草分子機理研究少，對其基因組解析不徹底，大大限制了雜草的遺傳轉化；其二，傳統遺傳轉化技術存在多方面限制與缺陷，針對前者，科學家們梳理了多組學平臺在雜草科學研究中的發展歷程，提出了雜草基因組研究的滯后性，揭示了多組學分析在雜草中應用并不廣泛的缺陷^［58］。由此可見，雜草研究領域已認識到雜草基因組學的重要性，通過解析雜草起源與進化，對雜草進行深入且廣泛的基因組學分析，可為研究惡性雜草的成災機制、雜草的抗藥性機制以及新型除草劑的靶標挖掘等方面提供堅實的理論支撐。而針對后者傳統技術限制，需要優化現有的遺傳轉化技術，并借鑒多肉植物^［53］、單子葉植物^［55］等成功案例，應用或改造新方法和技術。

4 總結與展望

本文介紹生物介導法中的農桿菌介導法、植物病毒介導法和非生物介導法中的基因槍介導法，這些方法都有其應用的優點及其局限性（表3）。農桿菌介導法操作簡便、轉化效率高，且應用廣泛。對于那些還未建立組培體系和遺傳轉化體系研究尚處于空白狀態的雜草，建議首先參考親緣關系近作物的農桿菌遺傳轉化法，基于這個方法對激素配比、侵染方法等方面進行改進，以探索適合該雜草的轉化條件。基因槍介導法不受宿主的限制，可以作用的目標受體種類非常豐富，幾乎包括了所有具有分化潛力的組織或細胞。因此，對于那些在嘗試農桿菌介導法后仍未取得效果的雜草，可以考慮采用基因槍法，并選擇分化能力較強的愈傷或其他組織作為受體。病毒介導法能夠實現高效的表達和基因組編輯，還能從單一病毒的基因組中產生多個sgRNA，進而達到多目標的基因組編輯效果。目前報道已經成功遞送基因的病毒載體種類頗多，在嘗試了多種方法但仍轉化效率低的情況下，建議通過篩選合適的病毒株，并采用病毒介導法進行基因轉化。當然，這些傳統方法也存在明顯的局限性，在很大程度上限制了在建立雜草再生系統和傳播外來基因方面的工作效率。此外，由于傳統轉基因技術本身存在一定的缺陷，導致一些外源基因很難進入植物細胞內或不能被正常表達。因此，科學研究者已經開始探索改變基因傳遞的路徑、調整傳統的組織培養方式，并建議利用植物干細胞發育過程中的關鍵調節因子，以提高各種植物遺傳轉化的效率。為了解決傳統基因傳遞方式可能導致的植物細胞損傷的問題，科學家們提出了一種由納米顆粒介導的基因傳遞技術，該技術能夠在不依賴外部力量的前提下，將生物分子有效地傳遞到完整的植物細胞內。因此，在處理一些難以轉化的雜草問題時，我們可以考慮采用納米顆粒介導的方法。為了解決傳統組織培養方法所帶來的長周期問題，可采用RAPID無組織培養方法^［52］，這種方法能夠更高效地利用植物的再生潛力，從而極大地簡化組織培養的整體流程。因此，對于那些組織再生效率高且生長周期較長的雜草，該方法應被優先考慮。為了解決遺傳轉化效率不高的問題，建議使用Bbm/Wus2基因^［55］或者再生因子REF1^［57］，它們在提高遺傳轉化效率方面都具有明顯效果。因此，無論是傳統轉化技術還是當前研究熱點中的新技術，我們都可以借鑒、參考，同時也可以嘗試對新技術進行改進和優化，使其能夠更好地應用于雜草的遺傳轉化。

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