熱科院甘蔗中心闕友雄/張樹珍團隊建立不受基因型限制的甘蔗遺傳轉(zhuǎn)化體系

近日，熱帶作物生物育種全國重點實驗室闕友雄/張樹珍研究員團隊，聯(lián)合華中農(nóng)大金雙俠院長，以及國家糖料體系張躍彬首席，在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Plant Biotechnology Journal上發(fā)表了題為

Highly efficient and genotype-independent genetic transformation system in sugarcane

甘蔗遺傳背景復(fù)雜，栽培品種多為10倍體、基因組大于10G，染色體數(shù)多在120條以上。轉(zhuǎn)基因為代表的生物育種是育種領(lǐng)域的革命性技術(shù)，然而，現(xiàn)有甘蔗轉(zhuǎn)基因體系，高質(zhì)量胚性愈傷制備不易、基因型依賴嚴重、轉(zhuǎn)化效率不高，極大制約了其應(yīng)用。針對這一問題，合作團隊首先通過體系優(yōu)化和改良，建立了覆蓋全國甘蔗種植面積85%以上的8個重要栽培品種（新臺糖22、桂糖42、桂柳05-136、云蔗08-1609和中糖3號等）的高質(zhì)量體細胞胚性愈傷誘導(dǎo)和再生體系（單條外植體在約3.5個月內(nèi)可再生3000-8000株植株）。隨后，利用包含不同抗蟲耐除草劑基因組合的6個植物表達載體，對這8個品種高再生率的胚性愈傷組織進行遺傳轉(zhuǎn)化。通過愈傷繼代、分化和幼苗生根階段的除草劑持續(xù)篩選，成功獲得了一批甘蔗轉(zhuǎn)基因株系。進一步，綜合采用PCR、qPCR、Southern blot、ELISA及免疫試紙條檢測，驗證了該遺傳轉(zhuǎn)化體系的高效性和普適性（轉(zhuǎn)基因植株陽性率：41.67%-100%）。最后，對培育的轉(zhuǎn)基因甘蔗進行測試，抗蟲耐除草劑效果顯著。上述建立的甘蔗遺傳轉(zhuǎn)化體系操作簡便、快速、成本低，適于規(guī)?；瘧?yīng)用（圖1）。迄今，為中科院、中農(nóng)院、復(fù)旦、南農(nóng)、山農(nóng)、福農(nóng)、廣西大學(xué)、廣西和云南農(nóng)科院、廣東科學(xué)院、先正達及隆平生物等單位提供甘蔗遺傳轉(zhuǎn)化服務(wù)或科研合作，得到了高度認可。

圖1 甘蔗無基因型依賴的遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)體系

中國熱科院生物所/三亞研究院王文治副研究員與王東姣助理研究員為論文共同第一作者，趙婉瑩、張媛媛、曾真、胡艷、孫婷婷、沈林波、吳期濱參與完成。中國熱科院甘蔗中心主任闕友雄研究員、學(xué)術(shù)顧問張樹珍研究員，華中農(nóng)大植科院院長金雙俠教授，云南省農(nóng)科院副院長張躍彬研究員為論文共同通訊作者。以上工作獲海南重點研發(fā)、熱作全重、中國熱科院創(chuàng)新團隊以及國家糖料體系項目的聯(lián)合資助。

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https://doi.org/10.1111/pbi.70486