5.16
형질전환 식물은 식물의 게놈에 외래 유전자를 도입하여 생산됩니다. 이러한 식물은 바이러스 또는 해충 저항성, 더 높은 수율 또는 치료용 단백질 생산을 포함한 다양한 이유로 개발될 수 있습니다.
형질전환 식물을 생산하기 위해, 관심 유전자와 그 프로모터를 폴리에틸렌 글리콜을 함유한 배지에서 둘 다 배양하여 세포벽이 없는 식물 세포인 식물 원형질체에 도입합니다.
재조합 원형질체는 성장 조절제와 영양분이 있는 상태에서 무균 배지에서 배양됩니다.
원형질체의 세포는 무한정 성장하여 굳은살이라고 하는 미분화 세포 덩어리를 생성합니다. 전분화능 세포(totipotent cell)라고 하는 굳은살의 일부 세포는 새로운 싹과 뿌리를 만들어 완전히 새로운 식물로 자랄 수 있습니다.
형질전환 식물은 토양에서 발견되는 그람 음성 박테리아인 Agrobacterium tumefaciens라는 박테리아를 사용하여 만들 수도 있습니다. 이 박테리아는 일반적으로 식물에서 질병을 일으키는 병원체이며 식물 세포 게놈에 통합될 수 있는 Ti-플라스미드를 포함합니다.
Ti 플라스미드는 숙주 세포 게놈에 삽입할 수 있는 T-DNA 또는 전달 DNA 영역과 숙주 세포로의 T-DNA 전달을 돕기 위해 독성 영역이라는 두 가지 관심 영역을 가지고 있습니다.
이 플라스미드는 T-DNA 영역에 원하는 유전자와 항생제 내성 유전자를 삽입하여 플라스미드 함유 유기체의 선택적 증식을 가능하게 함으로써 변형됩니다. 그런 다음 재조합 플라스미드를 전기 펄스를 가하여 박테리아에 삽입하여 세포 투과성을 높이고 플라스미드가 박테리아로 흡수될 수 있도록 합니다.
재조합 플라스미드를 운반하는 Agrobacterium tumefaciens는 항생제를 함유한 배양 배지에서 성장합니다.
토마토 식물의 자엽 마디와 같은 식물 부분은 박테리아가 포함된 배지에서 절단되어 배양됩니다.
줄기 노드의 가장자리에 있는 상처 입은 식물 세포는 박테리아를 유인하는 화합물을 방출합니다. 박테리아는 식물을 감염시키고 재조합 플라스미드를 방출한 다음 외부 유전자를 식물 세포 게놈으로 전달합니다.
재조합 DNA와 항생제 내성 유전자를 가진 형질전환된 세포만이 항생제를 함유한 배지에서 살아남습니다.
형질전환된 세포는 이제 굳은살을 형성하고 전이유전자를 운반하는 새로운 형질전환 식물로 발달합니다.