植物遗传转化的目的是将外源基因导入受体细胞中，使之稳定表达相应的蛋白质产物。自1983年第一例转基因烟草获得成功以来，已建立了多种植物遗传转化系统。大量有价值的工程菌株被广泛应用到了植物转化系统中。鉴于此，需要根据不同的受体植物或不同的转化目的来选择相应类型的转化方法及转化载体。本章重点介绍植物转化载体的发展、载体的选择和载体设计的应用。

遗传转化方法的建立是植物基因工程要解决的首要问题。近年来发展起来的高等植物遗传转化的方法很多，大致可分为以下几类(图9-1)：以转化的遗传特性为分类标准，可分为瞬时表达转化和稳定遗传转化两类；以载体特性为考察对象，可分为非载体介导的遗传转化和生物载体介导的遗传转化。生物载体介导的遗传转化又可以细分为病毒载体和质粒载体介导的遗传转化两大类。

图9-1植物遗传转化方法分类

病毒载体介导的遗传转化属于瞬时表达转化，简单来说就是利用病毒载体感染植株，高效表达目的基因进而产生大量的蛋白质。这种瞬时表达转化系统具有如下优点：①外源基因直接被植物病毒载体导入植物细胞，且系统分布于整个植株中，不需要经历从外植体到再生植株这样较长时间的转化过程，有助于快速预测外源基因是否能够在植株中成功表达；②由于病毒的高效自我复制和表达能力，能够生产大量的外源蛋白；③病毒载体的DNA一般不整合到植物细胞核基因组上，也就不会影响受体植物自身其他功能基因的表达。当然，病毒载体也存在着明显的缺陷：①病毒载体不能将外源基因整合到染色体中，所以不能够按照孟德尔规律传递给后代，在长效表达外源蛋白上没有优势；②由于病毒自身基因组发生突变的频率较高，因此具有致病可能性，可能会诱发病害；③病毒载体自身的不稳定性容易造成外源基因丢失。鉴于此，病毒载体介导的遗传转化主要运用于两个领域：一个领域是将病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)等方法运用于基因的功能研究；另一个领域是在高效表达外源蛋白上。

与上述病毒载体介导的瞬时表达转化相对的是稳定遗传转化，它是指将一个或多个DNA拷贝导入到植物细胞并整合到植物染色体上：通过筛选转化细胞并再生植株而稳定遗传的。稳定遗传转化的优势很明显，利用稳定遗传转化体系，能够研究特定基因在植物细胞中的功能、在生理和生态上的作用；能够分析基因中的特定序列或蛋白质的特定氨基酸序列的功能；更重要是能够在植物中持续表达新的蛋白质，或是持续特异去除某个蛋白质的表达。在生物载体介导的转化系统中，研究者大多利用农杆菌(如根癌农杆菌和发根农杆菌)载体作为稳定遗传转化的载体。研究表明，这两种农杆菌带有Ti质粒或Ri质粒，具有把特定区域的DNA转入植物染色体的能力。研究者可以将外源的DNA构建到质粒的T-DNA区，转移到植物宿主细胞中，并获得能够表达外源基因的转基因植物。也正是对它们深入的研究及运用，才开创了今天植物基因工程的新局面。

不管是病毒载体还是质粒载体，作为植物转化载体必须具备以下几个条件：①能够将目的基因成功导入受体植物细胞中；②具有能够被受体植物细胞的复制和转录系统所识别的有效DNA序列(包括复制子起始位点、启动子和增强子等顺式作用元件)，以保证导入的外源基因能在受体植物细胞中正常复制和表达。