13年研究破解小麦遗传转化中基因型依赖性难题
2022-01-14 15:07:25 来源:中工网
中工网1月14日电(中工网记者 黄哲雯) 记者今天从中国农业科学院获悉,该院作物科学研究所作物转基因及基因编辑技术与应用创新团队鉴定了一个与小麦植株再生相关的基因TaWOX5,利用TaWOX5基因克服了小麦遗传转化中的基因型依赖性难题。
1月13日,相关研究结果在线发表于《自然-植物(Nature Plants)》上。作科所王轲副研究员、已毕业博士生石磊和在站博士后梁小娜为论文共同第一作者,叶兴国研究员、王轲副研究员和日本烟草公司Yuji Ishida博士为论文共同通讯作者。
据了解,遗传转化效率低和基因型依赖性是制约小麦转基因研究与基因编辑研究及应用的主要障碍。近年来,虽然小麦遗传转化效率显著提高,但仅适用于少数模式小麦基因型,还有许多小麦品种不适合进行转基因和基因编辑。而利用再生基因能够促进离体培养和转化的小麦组织再生,提高转化效率并拓展可转化小麦品种的范围,实现更多品种的转化和遗传改良。
该团队历经13年研究,对多个可能与小麦再生植株相关的基因进行了克隆和功能鉴定,最后发现TaWOX5具有显著提高小麦再生效率和转化效率的作用。
利用TaWOX5基因显著提高了不同小麦基因型再生效果比较
研究发现,表达TaWOX5基因不但显著提高了Fielder和科农199等模式小麦基因型的转化效率,而且显著提高了济麦22、郑麦7698、苏麦3号和中国春等22个小麦推广品种或重要种质资源的转化效率,尤其成功转化了宁春4号、矮抗58、西农979等顽拗型明星小麦品种,转化效率提高了2-10倍。
进一步验证发现,TaWOX5基因在波兰小麦、栽培一粒小麦、黑麦、小黑麦、大麦和玉米等单子叶植物遗传转化中,均可使转化效率显著提高。
另外发现,TaWOX5对小麦愈伤组织分化和再生植株根系生长没有副作用,其宽叶表型有利于转基因植株识别以及无筛选标记转基因植株和基因编辑植株的快速鉴定。
遗传转化过程中的基因型限制性问题普遍存在于各种作物,并已成为限制转基因育种的最大瓶颈之一。中国科学院的种康和林鸿宣两位院士对这项研究给予高度评价,称其基本解决了小麦遗传转化中基因型限制问题,为小麦转基因育种和基因编辑育种提供了强有力的技术支撑,并预测TaWOX5基因在小麦等植物基于转基因和基因编辑技术进行的基因功能鉴定和新材料创制中具有广泛应用前景。
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