把一種外源性基因轉(zhuǎn)移到另一種原來并不含這種基因的生物體內(nèi)就是基因的拼接和重組，也就是轉(zhuǎn)基因。現(xiàn)在我們來揭秘植物是如何轉(zhuǎn)移基因的。

　　一種或多種外源性基因是如何轉(zhuǎn)入另一種植物（作物）體內(nèi)的呢？可以用“第三者”這種通俗的說法來解釋。

　　一種植物體內(nèi)的染色體（DNA）也是固定的，輕易不能分開和分解，一個或幾個外源性基因就是第三者，一般是不會為一種植物所接受的，如果受體植物發(fā)現(xiàn)了外源性基因，也會用自身的武器，如DNA酶來降解（殺滅）外來基因。因此，為了有效轉(zhuǎn)移外源性基因，如要將外源性的抗蟲基因——蘇云金桿菌殺蟲晶體蛋白基因（Bt基因）轉(zhuǎn)移到棉花中，就得采取兩種辦法：一種是載體轉(zhuǎn)移（包裝法或間接法），另一種是直接轉(zhuǎn)移，或強行轉(zhuǎn)移。

　　用載體作為為媒介進行基因轉(zhuǎn)移就是將目的基因連接或包裹于某一載體DNA上，然后通過寄主感染受體植物，將外源性基因轉(zhuǎn)入植物細胞。直接轉(zhuǎn)移是利用植物細胞生物學(xué)特性，通過物理、化學(xué)和生物學(xué)方法將外源性基因轉(zhuǎn)入植物細胞。

　　通俗點說，前一種方法是包裝法，也是一種欺騙方法；后一種方法是強硬的，有一點像陌生人或強盜強硬地闖入別人的家庭，并登堂入室，占據(jù)主要位置，或者說反客為主。

　　1.載體轉(zhuǎn)移

　　載體轉(zhuǎn)移又稱為農(nóng)桿菌載體轉(zhuǎn)移。

　　農(nóng)桿菌是一種在土壤中生活的微生物，分為根癌農(nóng)桿菌和發(fā)根農(nóng)桿菌，它們的細胞中分別含有Ti(Tumourinducing，瘤誘導(dǎo))質(zhì)粒和Ri（rootinducing，根誘導(dǎo)）質(zhì)粒。

　　最初研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物受到損傷時，傷口處的細胞會分泌大量的酚類化合物，因而吸引農(nóng)桿菌移向這些細胞，這時農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移到受傷的植物細胞（受體細胞），并且整合到受體細胞染色體的DNA上。當(dāng)然，在自然條件下農(nóng)桿菌只是感染雙子葉植物和裸子植物，而對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力。

　　因此，如果將一段目的基因（外源性基因）插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以使目的基因進入受體植物細胞，并將其插入到受體植物細胞中染色體的DNA上，使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達。抗蟲的Bt基因就是這樣被轉(zhuǎn)移到棉花或玉米中的。當(dāng)然，農(nóng)桿菌介導(dǎo)法起初只被用于雙子葉植物，但是，近年來隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因也在一些單子葉植物，尤其是水稻中得到廣泛應(yīng)用。

　　所以，無論是利用農(nóng)桿菌載體進行轉(zhuǎn)基因，還是利用脂質(zhì)體為載體進行轉(zhuǎn)基因，都是通過包裝的方法進行基因的轉(zhuǎn)移，也避免受體植物中的DNA排斥外源性基因。

　　2.直接轉(zhuǎn)移

　　外源性基因的直接轉(zhuǎn)移也是一種強行轉(zhuǎn)移。這正如陌生人要進入一戶人家，沒有鑰匙進不了門，沒有經(jīng)過主人允許和開門也進不了門。但是，還有一種方法能進門，即強行入門，強行的方法就包括，撬掉門鎖、敲碎窗戶以及翻墻進入等。外源性基因的直接轉(zhuǎn)移就是如此。

　　直接轉(zhuǎn)移一種外源性基因到受體植物中有多種方法，包括電穿孔法、基因槍法和微注射法（子房注射法）等。

　　電穿孔法

　　電穿孔法指的是，細胞在外加高壓電脈沖電場的作用下，細胞膜表面產(chǎn)生疏水或親水的微小通道105-115微米，這種通道能維持幾毫秒到幾秒，然后自行恢復(fù)。在此期間生物大分子如基因片段可通過這種微小的通道進入細胞，就可以把外源性基因轉(zhuǎn)入受體植物體內(nèi)。

　　現(xiàn)在，這種方法現(xiàn)已較廣泛地應(yīng)用于單子葉和雙子葉植物的外源性基因的轉(zhuǎn)移，同時也應(yīng)用于動物的基因轉(zhuǎn)移。例如，早在1995年，美國農(nóng)業(yè)部研究所的詹姆斯·桑德斯等人就用這種方法把兩種著色劑——錐蟲藍和熒光素二乙酸鹽直接轉(zhuǎn)入到大豆、紫花苜蓿、煙草三種植物的細胞中，并獲得高水平的基因表達。到了20世紀(jì)80年代末研究人員也用電穿孔法將新霉素磷酸轉(zhuǎn)移酶基因轉(zhuǎn)入玉米自交系的原生質(zhì)體，從而再生成植株。此后，抗除草劑草甘膦的轉(zhuǎn)基因大豆、棉花、玉米和油菜等也相繼問世并獲得廣泛種植，方法也是采用的電穿孔法。

　　而且，抗草甘膦轉(zhuǎn)基因作物是目前全球播種面積最大的轉(zhuǎn)基因作物。草甘膦殺死植物的原理在于破壞植物葉綠體或者質(zhì)體中的5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS）。通過轉(zhuǎn)基因的方法，讓植物產(chǎn)生更多的EPSPS酶，就能抵抗草甘膦，從而讓作物不被草甘膦除草劑殺死。有了這樣的轉(zhuǎn)基因大豆，農(nóng)民就不必使用多種除草劑，只需使用草甘膦一種除草劑就能殺死各種雜草。

　　基因槍法

　　基因槍法又稱粒子轟擊技術(shù)，是用粒子槍把表面吸附有外源性DNA的金屬微粒高速地射進植物細胞或組織。由于根癌農(nóng)桿菌僅對某些雙子葉植物敏感，而對多數(shù)單子葉植物不敏感，從而限制了根癌農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒介導(dǎo)法（農(nóng)桿菌載體）轉(zhuǎn)移基因。但基因槍法不受宿主限制，宿主既可以是雙子葉植物，也可以是單子葉植物。而且，該法可控度高，同時不需要去除受體植物細胞的細胞壁，被轉(zhuǎn)化的細胞或組織容易再生成植株。基因槍轟擊過程中，可根據(jù)需要將射彈射入特定層次（位置）的細胞，有利于提高轉(zhuǎn)化效率。該法操作簡單、迅速，但費用較高。當(dāng)然，基因槍法主要用于轉(zhuǎn)移植物基因，但是也可用于對動物細胞、微生物等的基因轉(zhuǎn)移。

　　不過，現(xiàn)在利用基因槍法轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得的轉(zhuǎn)基因園藝植物較少，只有楊樹、云杉等，而水稻、玉米、小麥、煙草、大豆、木薯等作物較多。基因槍法現(xiàn)在還存在著轉(zhuǎn)化效率低、外源基因向植物中插入不夠精確和穩(wěn)定性不高等缺點。

　　子房注射法

　　子房注射法也稱微注射法。子房是被子植物生長種子的器官，位于花的雌蕊下面，一般略為膨大。子房里面有胚珠，胚珠受精后可以發(fā)育為種子。子房由子房壁和胚珠組成。當(dāng)傳粉受精后，子房發(fā)育成果實。子房壁最后發(fā)育成果皮，包裹種子，有的種類形成果肉，如桃、蘋果等。

　　子房注射法就是使用微注射針或顯微注射儀將外源性基因注入處于減數(shù)分裂期的受體植物的子房中，借助子房產(chǎn)生的壓力和卵細胞產(chǎn)生的吸收力，外源性基因進入受精的卵細胞中，借助合子胚旺盛分裂過程中基因組的復(fù)制、重組、缺失或易位等現(xiàn)象，外源性基因被隨機整合到受體染色體上。

　　早在20世紀(jì)90年代，一些Bt轉(zhuǎn)基因玉米就是用子房注射法進行轉(zhuǎn)基因的，這種轉(zhuǎn)基因玉米可以抗御玉米螟的啃食。目前，子房注射法成功用于玉米、小麥、甜瓜和黃瓜等農(nóng)作物的轉(zhuǎn)基因育種。

　　子房注射法的步驟是，目的基因的制備；根據(jù)受體植物受精后其子房的變化特點，確定最佳時間，進行外源性基因注射或?qū)㈦x體的受精子房進行外源性基因注射，再對該離體子房進行培養(yǎng)；轉(zhuǎn)化種子及對后代的外源性基因和其表達產(chǎn)物的分子檢測。

　　子房注射法無需組織培養(yǎng)過程，實驗過程簡單，操作便捷，但田間轉(zhuǎn)化過程的工作量大，轉(zhuǎn)化過程中，子房受到機械性傷害易導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率和結(jié)實率低；易產(chǎn)生雜基因污染，而且該方法只能在授粉期進行，受季節(jié)和天氣等自然條件影響。由于后代群體規(guī)模較大，篩選過程工作量較大。

　　由此可見，植物基因的轉(zhuǎn)移是一個復(fù)雜的工程，至于轉(zhuǎn)基因食品的安全性評價，那就是另外一個話題了。