農桿菌之應用協助人們了解植物繁衍背後之遺傳機制

摘要

透過農桿菌感染的方式影響調控異型花柱的已知關鍵基因S-Locus上，以此建置一套有別於模式物種的農桿菌轉殖系統，有助於更進一步了解異型花柱在花部形態發育及發育演化方面的意義。

　　某些植物在種內存在花部結構多型性，部分多型性構造可造成合子前生殖隔離，進一步避免自花授粉，異型花柱(heterostyly)結構便是其中一種常見的花部特徵，其中廣為人知的物種包含原產於歐洲的園藝物種櫻草屬(又稱報春花屬，primrose；Primula, Primulaceae)植物。

　　異型花柱係指在同一物種在花部結構上，花藥與柱頭在相對位置上呈現至少2種以上的差異構造，在花部形態上，有些花朵呈現花藥位置較柱頭高的形態，有些則呈現相反的形態。早在19世紀，達爾文(Charles Darwin)就已記錄報春花科(Primulaceae)中具有異型花柱的形態特徵，直至近代，科學家們對於形態發育的研究有了更進一步的了解。英國東安格利亞大學(University of East Anglia，簡稱UEA)與厄爾漢學院(Earlham Institute)利用常見的植物農桿菌轉殖系統，透過農桿菌(Agrobacterium tumefaciens)感染的方式影響調控異型花柱的已知關鍵基因S-Locus上，以此建置一套有別於模式物種的農桿菌轉殖系統。由於如同阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)在內，多數模式物種的花部構造為同型花柱(homostyly)，因此建置櫻草屬物種的轉殖系統有助於更進一步了解異型花柱在花部形態發育及發育演化方面的意義。【延伸閱讀】基因工程提升光合菌的固氮活性

　　花柱形態差異通常與植物的交配系統有關，釐清植物以自交或雜交的分子機制，是農園藝育種研究不可或缺的一環，該研究在農作物交配系統上奠定深厚的基礎。研究團隊目前首要目標仍是致力發展更穩定的農桿菌轉殖系統，並希望在未來以基因編輯CRISPR-Cas9技術，進一步釐清相關基因的確切功能。該研究詳細的實驗流程及系統建置方法已發表在<Plant Methods>。

農桿菌之應用協助人們了解植物繁衍背後之遺傳機制

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