近日，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆基因組學(xué)與分子設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/國家南繁研究院作物精準(zhǔn)育種技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在Plant Physiology上發(fā)表了題為ROTIS：A RUBY-assisted One-shot Tissue-culture-free System for In-planta Soybean-transformation from Germinated Seedlings的論文，利用此前開發(fā)的裸眼色素報(bào)告系統(tǒng)（RUBY）開發(fā)了一步式免組培大豆植株快速遺傳轉(zhuǎn)化方法（ROTIS），解決了大豆遺傳轉(zhuǎn)化困難、周期長及基因型依賴的問題，為系統(tǒng)性地研究大豆基因功能及大豆育種提供了重要方法。相關(guān)研究成果發(fā)表在。

圖1. ROTIS能快速實(shí)現(xiàn)大豆穩(wěn)定轉(zhuǎn)化

大豆遺傳轉(zhuǎn)化是作物改良、功能基因組學(xué)和分子育種的關(guān)鍵工具。然而，傳統(tǒng)方法受限于基因型依賴性、技術(shù)復(fù)雜性和嚴(yán)格的無菌要求。

為了克服這些限制，研究團(tuán)隊(duì)基于RUBY報(bào)告基因，利用萌發(fā)大豆作為外植體，在非組培條件下實(shí)現(xiàn)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的大豆轉(zhuǎn)化，通過RUBY紅色報(bào)告基因?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)基因篩選鑒定可視化，顯著提升了轉(zhuǎn)化效率和可擴(kuò)展性。ROTIS系統(tǒng)在21個(gè)遺傳多樣性大豆品種中進(jìn)行了測試，包括易轉(zhuǎn)化品種東農(nóng)50和主栽大豆品種如黑農(nóng)48、黑農(nóng)531等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，農(nóng)桿菌感染后5-8天，即觀察到28.6%至64.3%的外植體出現(xiàn)RUBY紅色，經(jīng)篩選和誘導(dǎo)不定芽再生后，獲得了不同基因型大豆的RUBY轉(zhuǎn)基因陽性株系，整個(gè)流程僅需40-80天左右即可獲得轉(zhuǎn)基因植株，且在同一個(gè)外植體上有機(jī)會(huì)產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)化事件（圖1）。表明ROTIS系統(tǒng)具有廣泛的基因型獨(dú)立性，適用于多種大豆品種。隨后后代遺傳分析， RUBY轉(zhuǎn)基因后代株系表現(xiàn)出穩(wěn)定的孟德爾遺傳（3:1分離比）（圖2）。株系培養(yǎng)至T4代，未觀察到基因沉默現(xiàn)象。ROTIS系統(tǒng)通過RUBY紅色可視化實(shí)現(xiàn)了大豆遺傳轉(zhuǎn)化的簡化和高效化。該方法快速、無需組培、多品種適用性，降低了技術(shù)門檻和成本，為大豆基因功能研究與遺傳改良提供了重要支撐。

圖2. ROTIS轉(zhuǎn)化的大豆材料能穩(wěn)定遺傳

東北農(nóng)大李永光教授與博士研究生陸珂為論文共同第一作者，中國農(nóng)科院作科所/南繁院和玉兵副教授與東北農(nóng)大韓英鵬教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、農(nóng)業(yè)科技重大專項(xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、黑龍江省項(xiàng)目、國家大豆生物育種項(xiàng)目、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院南繁專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

文章鏈接：

http://doi.org/10.1093/plphys/kiaf609