近期,橡胶所在橡胶树生物育种技术研究方面取得新进展,建立橡胶树遗传转化体系,转化效率从0.05%提高到1%,为橡胶树基因功能鉴定、突变体创制、生物育种提供了技术支撑。
橡胶树种业振兴是天然橡胶战略物资有效供给的重要保障。传统杂交育种培育一个新品种需要30多年时间,基因编辑等新兴技术可实现基因组精准操控,加速品种更新。基因编辑需要通过遗传转化将编辑元件递送到植物细胞,高效的遗传转化技术是是实现橡胶树基因组编辑育种的关键。中国热科院橡胶所组培与转基因研究团队从2003年开展橡胶树遗传转化研究,于2010年率先在国际上建立了橡胶树次生体胚循环增殖体系,该再生体系增殖效率及植株再生高,每年只需采集一次外植体,是理想的受体系统。以橡胶所自主培育的大规模推广级品种热研7-33-97胚状体为受体材料,研究乙酰丁香酮、侵染时间、共培养时间及抗氧化剂、抑菌抗生素及筛选抗生素浓度对农杆菌介导的橡胶树胚状体遗传转化的影响,于2015年建立了农杆菌介导的橡胶树胚状体遗传转化体系,转化效率为0.5%。2022年,团队通过超声波辅助、进一步筛选抗生素种类和浓度,克隆橡胶树花青素合成转录调控因子作为可视筛选标记,将转化效率提高到1%。
同时,团队在转化受体、转化方式及启动子也有了新进展。转化方式除农杆菌介导外,还有peg介导、台式基因枪、手持基因枪等多种基因递送方式。转化受体除花药愈伤组织、体细胞胚外,还有原生质体、易碎胚性愈伤组织等,满足瞬时和稳定转化不同研发需求。 camv35s启动子是目前橡胶树稳定和瞬时转化体系中最常用的启动子,大量研究表明,使用植物内源的组成型泛素基因启动子取代camv35s启动子,能够极大地优化植物转基因体系。团队通过比对橡胶树基因组,发现了三个泛素基因hbubi10.1- hbubi10.3,它们编码的蛋白与拟南芥atubq10具有极高的相似度。生信分析表明三个hbubi启动子包含大量在强组成型泛素启动子中保守的顺式作用元件。转录组数据显示,hbubi10.1和hbubi10.2在不同发育阶段的橡胶树组织中组成型表达。半定量rt-pcr显示,在转基因橡胶树叶片中,三个hbubi基因的内源表达水平高于由camv35s启动子驱动的gus基因。所有三个hbubi启动子在瞬时和稳定转化橡胶树试验中均能够驱动gfp基因的高水平表达。
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