Rekayasa genetik tanaman melibatkan introduksi sengaja DNA asing ke dalam genom tanaman. Dua metode transformasi yang paling banyak digunakan adalah transformasi yang dimediasi Agrobacterium dan pengiriman partikel biolistik.
Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri tanah yang secara alami mentransfer segmen plasmid Ti (T-DNA) ke dalam sel tanaman. T-DNA diapit oleh urutan batas kiri dan kanan yang dikenali oleh kompleks protein Vir bakteri. Dalam sistem vektor biner, T-DNA yang membawa gen yang diinginkan dan penanda seleksi dikloning dalam plasmid kecil, sementara protein Vir disediakan dalam trans oleh plasmid pembantu dalam strain Agrobacterium yang sama.
Transformasi yang dimediasi Agrobacterium adalah metode pilihan untuk tanaman dikotil dan banyak monokotil. Metode cakram daun, kokultivasi, dan pencelupan bunga memaparkan jaringan tanaman ke Agrobacterium. Metode pencelupan bunga, yang banyak digunakan untuk Arabidopsis, melibatkan pencelupan bunga yang sedang berkembang ke dalam suspensi Agrobacterium, mentransformasi gametofit betina.
Transformasi biolistik (senjata gen) mempercepat mikroproyektil berlapis DNA ke dalam sel tanaman menggunakan helium terkompresi. Partikel menembus dinding sel dan membran, mengirimkan DNA langsung ke inti atau kloroplas. Metode ini efektif untuk tanaman yang resisten terhadap Agrobacterium, termasuk serealia seperti gandum dan jagung, dan untuk transformasi kloroplas.
Seleksi sel yang ditransformasi menggunakan gen penanda yang memberikan resistensi terhadap antibiotik atau herbisida. Penanda seleksi umum meliputi nptII (resistensi kanamisin), hpt (resistensi higromisin), dan bar (resistensi fosfinotrisin). Gen reporter seperti gus (β-glukuronidase) dan gfp (protein fluoresen hijau) memungkinkan identifikasi visual jaringan yang ditransformasi.
Gen penanda seleksi dapat dihilangkan pada generasi berikutnya menggunakan sistem rekombinasi spesifik-situs seperti Cre-lox atau FLP-FRT. Transformasi bebas penanda menghasilkan tanaman tanpa gen resistensi antibiotik, mengatasi masalah regulasi dan penerimaan publik.
Aplikasi meliputi tanaman tahan herbisida (Roundup Ready), tanaman Bt tahan serangga, peningkatan kandungan nutrisi (Beras Emas), toleransi kekeringan, dan produksi protein farmasi dalam tanaman. Penyuntingan genom menggunakan CRISPR-Cas9 semakin menggantikan pendekatan transgenik tradisional.
