農桿菌

農桿菌，是指生活在植物根表面依靠由根組織滲透出來的營養物質生存的一類普遍存在於土壤中的革蘭氏陰性細菌。農桿菌主要有兩種：根癌農桿菌和髮根農桿菌。根癌農桿菌能在自然條件下趨化性地感染140多種雙子葉植物或裸子植物的受傷部位，並誘導產生冠癭瘤。引發冠癭瘤的原因是，Ti質粒上的T-DNA上有8個左右的基因在植物細胞內表達，指導合成一種非常尋常的化合物冠癭鹼.進而引起轉化細胞癌變。而髮根農桿菌則誘導產生髮狀根，其特徵是大量增生高度分支的根系。

基本介紹

• 中文學名：農桿菌
• 拉丁學名：Agrobacterium
• 別稱：革蘭氏陰性細菌
• 界：植物界
• 主要分類：根癌農桿菌、髮根農桿菌
• 生長習性：土壤疏鬆的耕地

分類

農桿菌主要有兩種：根癌農桿菌（Agrobacteriumtumefaciens）和髮根農桿菌（Agrobacteriumrhizogenes）。根癌農桿菌能在自然條件下趨化性地感染140多種雙子葉植物或裸子植物的受傷部位，並誘導產生冠癭瘤。引發冠癭瘤的原因是，Ti質粒上的T-DNA上有8個左右的基因在植物細胞內表達，指導合成一種非常特殊的化合物冠癭鹼，進而引起轉化細胞癌變。而髮根農桿菌則誘導產生髮狀根，其特徵是大量增生高度分支的根系。根癌農桿菌的Ti質粒和髮根農桿菌的Ri質粒上有一段T-DNA，農桿菌通過侵染植物傷口進入細胞後，可將T-DNA插入到植物基因組中。因此，農桿菌是一種天然的植物遺傳轉化體系，被譽為“自然界最小的遺傳工程師”。可以通過將目的基因插入到經過改造的T-DNA區，藉助農桿菌的感染實現外源基因向植物細胞的轉移和整合，然後通過細胞和組織培養技術，得到轉基因植物。

農桿菌介導法起初只被用於雙子葉植物中，近幾年來，農桿菌的介導轉化在一些單子葉植物(尤其是水稻)中也得到了廣泛套用。此外，生物技術學家還可以通過髮根農桿菌轉化，在液體培養基中培養高密度的根，作為一種在轉基因植物中獲得大量蛋白質的方法。

農桿菌介導法

生存形狀

根癌農桿菌生活在土壤——特別是耕種過的田地里，因為經過耕種的土壤疏鬆，適宜根癌農桿菌生長。根癌農桿菌的身體為棒狀，有兩三個微米長，靠幾根鞭毛運動，鞭毛一般生在側邊。用顯微鏡放大到1000倍時，人們就能把它看得很清楚了。

在許多雙子葉植物靠近地面的根莖交界處，根癌農桿菌能誘發一種帽狀腫瘤，人們稱之為冠癭瘤病。這種病曾在法國、東歐和澳大利亞的葡萄等果樹上大面積發生，造成很大的危害。在其他地方，甚至城市園林綠化中，也有不少植物患上此病。

人們發現，根癌農桿菌所產生的冠癭瘤病，與豆科植物根部的固氮根瘤細菌所產生的根瘤相似；然而，事實上，兩者的作用方式並不一樣。

豆科植物的固氮根瘤菌會鑽到植物細胞內部，與植物細胞共生，農桿菌卻不於植物共生，根瘤細菌為豆科植物提供氮肥，（農桿菌多在雙子葉植物中）植物細胞則供給根瘤細胞其他各種營養。

侵染植物

根癌農桿菌侵染植物是一個非常複雜的過程。根癌農桿菌具有趨化性，即植物的受傷組織會產生一些糖類和酚類物質吸引根癌農桿菌向受傷組織集中。研究證明，主要酚類誘導物為乙醯丁香酮和羧基乙醯丁香酮，這些物質主要在雙子葉植物細胞壁中合成，通常不存在於單子葉植物中，這也是單子葉植物不易被根癌農桿菌侵染的原因。還發現一些中性糖，如L-阿拉伯糖、D-木糖等也有誘導作用。酚類物質和糖類物質既可以作為根瘤農桿菌的趨化物，又可以作為農桿菌中Ti質粒上 Vir區（毒性區）基因的誘導物，使Vir區基因活化，導致T-DNA的加工和轉移，從而侵染植物細胞。

需要注意的是農桿菌中不同的菌株，侵染能力有差別，在基因工程中需要加以選擇使用。GV3101、AGL1、LBA440、EHA105等都有不同的特性，

利用農桿菌侵染單子葉植物進行遺傳轉化時，是需要加上述酚類物質的，同時單子葉植物種類不同，農桿菌侵染進行遺傳轉化的效果也有很大差異。

基因工程

如果想將一個抗病毒基因轉入小麥，也可以用農桿菌，但要注意兩點：①要選擇合適的農桿菌菌株，因為不是所有的農桿菌菌株都可以侵染單子葉植物；②要加趨化和誘導的物質，一般為乙醯丁香酮等，目的是使農桿菌向植物組織的受傷部位靠攏（趨化性）和激活農桿菌的Vir區（誘導）的基因，使T-DNA轉移並插入到染色體DNA上。