植物轉基因有哪些轉化方法？
植物的遺傳轉化是以植物器官、組織、細胞或原生質體作為受體，通過某種技術或途徑轉入外源基因，獲得外源基因穩定表達的可育植株。遺傳轉化可以打破物種界限，有目的地實現物種之間或物種內部遺傳物質的交流，為植物的遺傳改良開辟了一條新的途徑。
植物遺傳轉化方法就是通過特定的方式將外源基因導入到受體細胞內，使之發生定向的、的遺傳變異。目前，已經建立了多種轉化系統。對于大多數遺傳轉化系統而言，遺傳轉化方法是遺傳轉化系統的關鍵環節，決定著轉化的成敗及效率。用于植物的遺傳轉化方法有許多：農桿菌介導法、基因槍法、電擊法和PEG法等。
在轉基因植物中，用農桿菌介導法獲得的轉基因植物占80%，但大多集中在雙子葉植物上。自從基因槍問世以后，單子葉植物中的禾谷類作物的遺傳轉化獲得了迅速發展。農桿菌介導法和基因槍法已成為目前用于遺傳轉化的主要方法。

一、農桿菌轉化法
農桿菌包括引起植物冠癭瘤的根癌農桿菌和引起發根病的發根農桿菌。根癌農桿菌和發根農桿菌有相似的遺傳背景。在農桿菌介導的轉化中，80%左右是由根癌農桿菌介導的，大約20%是由發根農桿菌介導的。這里主要介紹根癌農桿菌介導的轉化。
根癌農桿菌Ti質粒上有一段轉移DNA（T-DNA）和Vir區，在農桿菌侵染植物時，這段T-DNA可以插入到植物基因組中，使其攜帶的基因在植物中得以表達。Vir區共24個基因，它們表達的蛋白與T-DNA的加工和轉移有關。
1985年，Horsch首先創造的葉盤法（leaf disk method），拓寬了受體的取材范圍，大大簡化了農桿菌的轉化操作，是一種簡便、可靠的遺傳轉化方法。由于T-DNA能進行高頻率的轉移，而且在Ti質粒中可插入更大到50kb的外源片段，因此Ti質粒就成為植物基因轉化的理想載體系統。
農桿菌侵染植物是兩個連續的過程，農桿菌通過傷口和宿主細胞接觸，并有效地附著結合到宿主細胞上。然后受傷的植物細胞通過分泌和釋放一種可擴散的誘導物，活化Vir基因，誘導其順次表達各種T-DNA加工和轉移相關蛋白，進而實現對T-DNA的酶切、環切、復制、運載并插入寄主細胞的基因組中。
轉化是否能夠成功的關鍵在于：
①農桿菌能否吸附到植物細胞壁上。
②植物能否釋放誘導Vir區基因表達的信號分子。
③植物感受態細胞是否存在。

農桿菌轉化法在植物遺傳轉化中的應用：
過去認為受農桿菌宿主范圍限制，農桿菌介導的遺傳轉化僅限于雙子葉植物。1987年Grimsly首先將玉米條斑病毒的cDNA克隆至質粒上，用農桿菌侵染的方法將玉米條斑病毒的cDNA導入玉米，使植株表現了系統感染癥狀。這個報道有力地證明了農桿菌能夠侵染玉米這種單子葉植物。隨著載體系統和轉化方法的改進，農桿菌介導的遺傳轉化不再局限于雙子葉植物，在一些單子葉植物如水稻、玉米和小麥等重要的農作物上也相繼獲得成功。
進入20世紀90年代后，農桿菌轉化法在水稻、玉米等重要的農作物上取得突破性進展。首先是1991年Gould和Shen等利用農桿菌轉化玉米莖尖分生組織獲得轉基因植株。1998年Lupotto也實現了農桿菌轉化玉米的成功，Southern雜交結果顯示外源基因能夠穩定遺傳到下一代。

二、基因槍轉化法
1987年美國康奈爾大學的Sanford等人首先發明了火藥式基因槍。基因槍法又稱微彈轟擊法，它是通過一定的裝置（火藥或氣流或高壓放電）加速包被外源DNA的金屬顆粒（鎢、金粉等），使其穿過細胞壁和膜進入受體細胞，可以非特異地將外源基因導入植物的細胞、組織和器官。
　　氣動式基因槍中具有代表性的是PDS-1000/He，利用由不同厚度的聚苯四甲酰亞胺膜制成的可裂圓片來調控氦氣壓力。當氦氣壓力達到可裂圓片的臨界承受壓力時，可裂圓片破裂并產生強烈的氣流，使微彈載體攜帶微彈高速運動，遇到剛性的阻擋網，微彈載體被阻遏，而微彈利用慣性繼續向前高速運動，轟擊靶細胞或組織，從而攜帶外源基因進入細胞內。基因槍法不再受到受體基因型的限制，又能避開原生質體再生的障礙，從而使植物的遺傳轉化翻開了新的一頁。
　　基因槍轉化法在植物遺傳轉化中的應用：應用基因槍法轉化最早的是Klein等人在1987年將攜帶有細菌氯霉素乙酰轉移酶（cat）基因的煙草花葉病毒的RNA導入洋蔥的表皮細胞，使此基因得到表達。后來，隨著對物理參數（如金屬粒子的理化特性、DNA與金屬粒子的結合和靶組織特性等）、環境條件（如受體植株、外植體和靶組織所適宜的溫度、濕度和光照等）和生物因子（如外植體及其轟擊前后的培養條件等）等的技術優化，不斷完善的基因槍轉化技術能實現對許多受體材料的轉化，包括原生質體、懸浮細胞系、愈傷組織、外植體（幼穗、幼胚或成熟胚），甚至可以直接轟擊轉化花粉。
　　1990年Gordon-Kamm等用基因槍將gus基因和pat選擇抗性基因導入玉米懸浮細胞系，獲得了正常可育的轉基因植株。1993年Koziel等將蘇云金桿菌CryIA（b）毒素蛋白基因的編碼序列，分別與CaMV35S啟動子和玉米多種組織特異啟動子組合連接，用基因槍法轉化玉米幼胚，獲得了高水平表達的抗蟲玉米，而且能夠穩定遺傳。1994年，Register等將玉米花粉特異表達啟動子或花藥絨氈層特異表達啟動子驅動的UidA基因和CaMV35S啟動子驅動的NptⅡ、Bar或篩選基因，連接到質粒，用基因槍轉化玉米胚性懸浮細胞，獲得了遵循孟德爾遺傳規律的轉化后代。目前，研究者仍在對基因槍轉化的方法進行優化。
　　基因槍法的優點是無宿主限制，受體類型廣泛，操作迅速、簡單，能有效地轉化質體。由于取材廣泛，金屬微粒的噴射面廣，轉化頻率高，所以具有廣泛的應用前景。缺點是轉化的DNA片段太大時DNA片段容易斷裂，基因槍轉化過程中，同源序列可通過DNA-DNA、DNA-RNA、RNA-RNA的相互作用，導致轉錄或轉錄后水平的基因沉默。另外，外源DNA往往成簇地整合到受體基因組中，而且可能以多種方式發生重排，所以轉化體中的外源基因常常是多拷貝的。但對于這些不足，目前已有研究者在研究其機理并尋求解決辦法。

三、其他遺傳轉化方法
（一）電擊法
電擊法基本原理是電脈沖使細胞膜產生可逆性的“微孔”，外源DNA可通過這些微孔進入受體細胞原生質體內。
1985年Fromm等用電擊法將pat基因導入了玉米原生質體，得到了該基因穩定表達的愈傷組織。隨著玉米原生質體再生技術的研究取得進展，1988年Rhodes等用電擊法轉化玉米原生質體，獲得了完整的轉基因植株。電擊法還可以對幼胚、愈傷組織和胚性懸浮細胞系進行遺傳轉化。1992年D’Hallum K等以玉米幼胚和愈傷組織為受體，用電擊法導入neo基因，獲得了可育的轉基因植株，并且neo基因能穩定地遺傳給后代。1993年Sukhapinda等用電擊法轉化從玉米花粉愈傷組織分離的原生質體，將gusA和nptⅡ轉入原生質體，獲得單倍體轉化植株。1994年Laursen等以果膠降解酶處理懸浮細胞系后，通過電擊法導入bar基因，也獲得了可育的轉基因玉米。
電擊法操作簡單，不受宿主限制，在遺傳轉化技術研究的初期得到了較為廣泛的應用，但是它的轉化效率較低，而且對有壁細胞或組織的轉化效果較差。
（二）PEG法
其基本原理是在二價陽離子（Mg2+、Ca2+等）存在的情況下，PEG能夠有效地誘導DNA產生顆粒狀沉淀，從而使細胞膜能夠通過內吞噬作用吸收這種DNA顆粒。1993年Golovkin等用PEG法將H89的原生質體與含有鼠二氫葉酸還原酶（DHFR）突變基因（氨甲喋呤抗性）的質粒共培養，此基因插入了玉米Ds1轉座子中。篩選得到的愈傷組織，在不含激素的培養基上再生長出植株。同年Omirulleh等用PEG法將外源基因導入到了HE89的原生質體中，建立了植株再生的轉化體系。PEG法雖然轉化效率較高，但必須以裸露的原生質體為受體，而且還受到基因型的限制。
（三）脂質體法
是用帶正電荷的脂質體作載體攜帶外源基因，與帶負電荷的細胞膜融合，把外源基因導入細胞。用脂質體法轉化原生質體，其毒性較電擊法和PEG法小，且適于運輸大分子DNA穿過質膜。Antonelli等（1990）用該法將基因組DNA轉入BMS玉米原生質體，獲得轉化了的再生愈傷組織，轉化率高達8%。脂質體法的優點是轉化受體為單個細胞，易于篩選，不易形成嵌合體，對于原生質體再生能力好的植物品種，是非常好的轉化方法。

此外，人們也嘗試用子房注射法、超聲波轉化法、帶壁組織直接電擊法等，但這些方法在操作的簡便性和可重復性方面各有其欠缺，沒有得廣泛的應用。碳化硅晶體纖維法以其操作的簡單性也許會有前途，但還需進一步研究。