老葉的植物王國

現在作植物的轉殖，幾乎都是用農桿菌了。這個格蘭氏陰性（Gram negative）桿菌，原本是農作物的病菌，會導致植物產生腫瘤（crown gall）；雖然植物的腫瘤不會轉移也沒有致命的風險，卻會使植物生產的養分，因為要供應給腫瘤而造成產量減少。 農桿菌所產生的腫瘤。圖片來源： wiki 農桿菌所造成的危害，最早是在葡萄裡面發現；後來慢慢發現它其實可以危害許多植物，不過在自然界中以雙子葉植物居多。農桿菌自己帶了一個質體，稱為Ti質體。這個Ti質體，在農桿菌感染植物時，其中有一段DNA會插入植物的基因體中。 這段DNA（稱為T-DNA）裡面帶有合成兩種植物賀爾蒙所需的酵素基因，進入植物基因體後，便會使得該植物細胞開始大量產生生長素（auxin）與細胞分裂素（cytokinin）。這兩種賀爾蒙相加的結果，會使得細胞開始分裂增生，於是就產生腫瘤了。當然，T-DNA中還有其他的基因，會驅使植物細胞合成農桿菌所需要的養分，包括了小分子氨基酸與磷酸化的糖類等，這樣農桿菌在腫瘤中才能生長壯大。 原本研究農桿菌是為了要打敗它，但是科學家在研究的過程中發現，這隻細菌非常的有意思。原來，農桿菌在將T-DNA轉入植物基因體時，根本不管裡面有什麼、也不管有多長（當然，太長了效率會降低），它只認這段DNA的兩邊邊界（稱為左右邊界），然後就一股腦地將左右邊界之間的DNA給塞進植物裡面了。 農桿菌的轉殖原理。左邊是農桿菌，右邊是植物細胞； C為Ti質體，載體中的a為T-DNA。圖片來源： wiki 這樣有意思的轉殖過程，就讓科學家們想到，如果可以把T-DNA用自己想要放進植物裡面的基因給取代，是不是就可以把「任何基因」都給它放進去了呢？ 理論上是這樣，不過因為Ti質體實在是太大了（大約200kb以上），造成在實驗室裡面的操作很困難。這個障礙，直到1983年 Hoekema 以及de Frammond這兩個研究團隊發現，可以把Ti質體一分為二之後，農桿菌才成為研究植物的人的心頭寶。 從此以後，農桿菌開始被大量用在製作轉基因植物上；原本是雙子葉植物的病原菌的它，經過研究團隊悉心調製配方以後，它現在已經可以說是少有敵手。跟基因槍相比，又不用買很貴的儀器、也不需要買金粉或鎢粉；只要把質體做好，塞到農桿菌裡面，養個一堆以後，把要轉的組織泡在裡面若干時間，就大功告成...