تبدیل ژنتیکی و باززایی گیاهان دو گلوگاه اصلی در تولید گیاهان ویرایش ژنومی محسوب می‌شوند. در این بخش، به بررسی چند روش برجسته مورد استفاده برای انتقال ویرایشگرهای ژنومی می‌پردازیم که هر یک دارای مزایا و چالش‌های منحصر به فرد خود هستند.

1-انتقال از طریق اگروباکتریوم

روش انتقال با واسطه اگروباکتریوم با استفاده از باکتری خاکزی Agrobacterium tumefaciens به عنوان ناقل طبیعی و بهره‌گیری از سیستم انتقال T-DNA عمل می‌کند که امکان انتقال ژن‌های مورد نظر به همراه مرزهای T-DNA را به ژنوم گیاه فراهم می‌سازد. این روش دارای مزایای کلیدی از جمله کارایی بالا در گیاهان دولپه‌ای مانند گوجه فرنگی، تنباکو و آرابیدوپسیس، قابلیت انتقال قطعات بزرگ DNA (تا 150 کیلوباز)، تکثیر پایدار ترانسژن در نسل‌های بعدی و تعداد کم کپی‌های وارد شده (معمولاً 1-3 کپی) می‌باشد. با این حال، با چالش‌هایی مانند بازدهی پایین در گیاهان تک‌لپه‌ای مهم زراعی، وابستگی به توانایی باززایی گونه‌های هدف، زمان‌بر بودن فرآیند (4-6 ماه) و نیاز به بهینه‌سازی شرایط برای هر گونه گیاهی مواجه است. از کاربردهای ویژه این روش در ویرایش ژنوم می‌توان به انتقال همزمان کاسیت ویرایشگر CRISPR و سازه‌های گزارشگر، امکان ویرایش ژن‌های چندگانه (مالتی پلکسینگ) و تناسب با روش‌های ویرایش دقیق مبتنی بر HDR اشاره کرد. راهکارهای بهبود این روش شامل استفاده از سویه‌های فوق ویرولنت اگروباکتریوم، بهینه‌سازی محیط کشت و شرایط کشت باکتری، کاربرد ترکیبی با روش‌های فیزیکی مانند سونیکاسیون و استفاده از نشانگرهای انتخابی جدید و سیستم‌های حذف نشانگر می‌شود. علی‌رغم محدودیت‌های موجود، این روش همچنان به عنوان یکی از پرکاربردترین روش‌های انتقال در مهندسی ژنتیک گیاهی محسوب می‌شود.

2- ترانسفورماسیون بیولستیک (بمباران ذره‌ای)

 روشی متداول برای انتقال مستقیم ریبونوکلئوپروتئین‌های sgRNA-Cas (RNPs) به گیاهان است که با حذف نیاز به طراحی پلاسمید، امکان ویرایش ژنومی بدون ترانسژن را فراهم می‌سازد. اگرچه این روش نخستین بار در ذرت و گندم با موفقیت به کار رفت، اما استفاده از RNPs به دلیل عدم وجود نشانگر انتخابی مستلزم غربالگری گسترده باززایی‌هاست، در حالی که کاربرد DNA حامل نشانگر انتخابی اگرچه حجم کار را کاهش می‌دهد، اما خطر ادغام تصادفی DNA و آسیب‌های ژنومی جانبی مانند قطع کروموزومی را به همراه دارد. شکل اصلاح‌شده این روش که انتقال مواد به مریستم انتهایی ساقه جنین بذر را هدف قرار داده، امکان تولید گیاهان ویرایش‌شده عاری از ترانسژن با جهش‌های ارثی را بدون نیاز به کشت بافت و مستقل از ژنوتیپ فراهم کرده است، اما همچنان با چالش‌هایی مانند پیچیدگی فنی و بازده نسبتاً پایین مواجه است که نیاز به بهینه‌سازی بیشتر دارد.

3- ترانسفورماسیون پروتوپلاست

پروتوپلاست‌ها بستری مفید برای آزمایش عوامل ویرایش ژنوم محسوب می‌شوند. برخی گونه‌ها مانند سیب‌زمینی قابلیت باززایی کامل گیاه از پروتوپلاست را دارند. در واقع، اولین نمونه‌های ویرایش ژنوم گیاهی با استفاده از بیان گذرای پلاسمید DNA در پروتوپلاست‌ها انجام شد. با این حال، پلاسمید DNA ممکن است به عنوان DNA پرکننده در محل‌های هدف یا مناطق ناخواسته ژنومی ادغام شود. در مقابل، انتقال RNP روش ایمن‌تری برای ترانسفورماسیون پروتوپلاست‌هاست. نمونه‌های موفقیت‌آمیز شامل تولید کاهو، سیب‌زمینی و گوجه‌فرنگی ویرایش‌شده ژنومی و عاری از ترانسژن از پروتوپلاست‌های تراریخت شده با RNP بوده است. با این وجود، باززایی پروتوپلاست در بسیاری از گیاهان به‌ویژه تک‌لپه‌ها از چالش‌های فنی برخوردار است. علاوه بر این، این فرآیند مستعد ایجاد تغییرات سوماتیکلونال است.