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大豆是我国重要的农作物之一，是人类食物和畜禽饲料植物蛋白和油脂的主要来源。我国大豆种植在自然条件较差的地方及季节，逆境因子常造成大豆严重减产，而大豆品种适种范围窄，又严重影响优良品种的大面积种植。常规育种在培育耐逆性强、适应性广的优良品种方面进展缓慢，而转基因技术有望快速实现此目标。然而，大豆遗传转化效率较低，使其在基因功能验证和品种改良等领域应用受限。本研究探索大豆转基因根系再生植株的可能性并对根癌农杆菌介导的大豆遗传转化技术进行优化。在此基础上，以TaNHX2、NTHK1和GmFT三个基因为例，比较不同转化系统在大豆基因功能验证中的应用价值。
1．通过比较分析激素、培养基成分、基因型等对大豆根系愈伤的影响，探讨将发根农杆菌介导的大豆根系转化系统与根系再生结合，创造新的转化系统的可能性。结果表明：不同的激素组合，不同的培养基以及不同大豆基因型产生的发状根都能成功诱导出愈伤组织，但是以吉育47为外植体、在1/2MS盐+B5有机的培养基(pH值为5.8，蔗糖浓度为30g/l，BA(0.5mg/l)，2，4-D(1.0mg/l))中，采用间歇性培养方式诱导出的愈伤组织较好。在愈伤组织继代培养过程中，以1/2MS+BA(1.3mg/l)+TDZ(0.2mg/l)+2，4-D(0.05mg/l)+DTT(150mg/l)为培养基时，能改善愈伤组织的质量。此外，结果表明TaCAT基因能改善愈伤组织质量，但是尚未促成芽器官的形态建成。
2．以根癌农杆菌EHA101为侵染菌株，pFT101.1为基础载体，bar基因为筛选基因，筛选策略为0/8/4(芽诱导阶段以0mg/l和8mg/l的草丁膦，而伸长阶段以4mg/l)，获得3个基因的共15个大豆遗传转化事件，其中以自贡冬豆为材料获得14个，包括4个GmFT、6个TaNHX2和4个NTHKI；以吉林小粒1号为材料获得1个转NTHK1基因事件。优化后的大豆遗传转化体系的转化效率稳定在1-2％，并且假阳性率低、可重复性好。
3．为了培育耐盐大豆新品种，利用根癌农杆菌介导法，在35S启动子下，首次将TaNHX2基因导入大豆。通过草丁膦抗性涂抹试验鉴定出6棵阳性植株，进一步Southern分子杂交等检测证明外源基因已整合到大豆基因组中。选取部分大豆转基因阳性植株进行耐盐试验，结果表明TaNHX2基因在大豆中的过表达，确实能提高大豆耐盐性。在150mMNaCl处理时，转基因大豆的生长发育几乎不受影响，而野生型大豆的生长发育(株高、干物质积累、花数)均受影响。在高浓度NaCl胁迫下(250mM)，这种差异更为明显，野生型大豆大部分死亡，而转基因大豆(C12-11)还能正常生长发育。此外，150mMNaCl的水培耐盐鉴定试验也进一步表明TaNHX2基因在大豆中的过表达能提高大豆耐盐性，野生型大豆在2-4天内全部死亡，而部分转基因大豆(C12-11)在8天后才开始出现死亡，部分转基因大豆在试验结束后依然存活，当解除盐胁迫后，仍能正常生长发育。
4．利用发根农杆菌介导的大豆根系转化体系和‘复合体’体系，成功验证了TaNHX2基因的功能。结果表明，TaNHX2基因在大豆发根中的过表达，不仅能提高大豆离体根系的耐盐性，还能提高‘复合体’植株的耐盐性，进一步证明发根农杆菌介导体系在基因功能研究中的可行性与实用性，可以成为根癌农杆菌介导的大豆遗传转化法在大豆中的基因功能验证辅助技术。
5．将GmFT基因导入晚熟大豆基因型自贡冬豆中，通过草丁膦抗性涂抹试验鉴定出4棵阳性植株。光周期实验表明，过表达GmFT基因的转基因植株，能改变大豆光周期特性，使极晚熟品种自贡冬豆在长日非诱导条件下开花或产生短花序，且开花越早的转基因植株其GmFT的表达量越高。以上结果证明GmFT因是大豆光周期调控途径中的关键基因，对开花起促进作用。
综上所述，本研究结果表明大豆根系可产生愈伤组织，可作为基因功能验证的技术之一，与发根农杆菌介导的根系转化体系一样，可为根癌农杆菌介导的整株转化提供候选基因。改良后的根癌农杆菌介导的大豆遗传转化体系稳定，可重复性好，效率高，假阳性率低，为基因功能验证以及大豆转基因育种提供可靠的保证。利用转基因技术，验证TaNHX2基因在大豆中的功能，改善大豆耐盐性，为大豆耐盐新品种的培育提供实践指导；研究GmFT基因在大豆中过表达的功能，加深我们对大豆光周期反应分子机制的理解，为培育广适性大豆新品种，解决大豆品种间的引种问题，具有重要的理论指导意义。