南京农业大学开发一种用于监测植物遗传转化的甜菜黄素可视化及荧光报告系统

在植物生物学领域，许多报告系统已被开发用于检测植物遗传转化和基因表达，主要分为基于基因编码蛋白的报告系统和基于小分子色素的报告系统。这两类报告系统各有优点，但也存在一定的局限性。研究并开发一种高效、全能的报告系统将为植株转基因可视化筛选提供一种新的便捷的选择。

近日，南京农业大学蔬菜学国家重点学科/作物遗传与种质创新国家重点实验室熊爱生教授团队在The Crop Journal在线发表了题为“A betaxanthin-based visible and fluorescent reporter for monitoring plant transformation”的研究简报，利用甜菜黄素的可视化颜色及荧光特性，开发设计了一种便捷的报告系统，并在烟草、胡萝卜和番茄中分别进行了验证。

甜菜黄素是一类可由酪氨酸、氨基酸/胺为底物，经两种酶（CYP76AD6、DODA）催化合成的植物天然产物。黄色的甜菜和黄色的火龙果主要是由于甜菜黄素积累导致。其底物的广泛性及简单的生物合成途径，使甜菜黄素在植物中作为小分子报告物成为可能。研究者将两个甜菜黄素合成途径基因BvCYP76AD6、BvDODA1偶联到一个开放的阅读框中，将其命名为Bx。随后在烟草瞬时系统中初步验证了Bx报告系统，Bx能在烟草叶片中合成甜菜黄素并产生裸眼可见的黄色，在蓝光的激发下产生明亮的绿色荧光（图1）。在胡萝卜中，通过组成型表达Bx，在愈伤、暗光生长的幼苗及光下生长的幼苗都观察到明显的黄色色素和蓝光激发下的绿色荧光（图2）。在番茄中，通过组成型表达Bx，农杆菌侵染三周后在外植体上观察到橙黄色的芽点。经器官再生得到的转基因番茄植株叶片和根均呈现出明显的黄色，同时黄色的组织在蓝光下产生明亮的绿色荧光（图3）。该研究结果为植物遗传转化筛选提供了一种有效的报告系统，有望应用于植物基因工程领域以提高工作效率。

作者和基金项目

南京农业大学博士研究生邓元杰和段奥其为该文共同第一作者，熊爱生教授为通信作者。该研究得到国家自然科学基金项目（31872098，32072563）和江苏高校优势学科建设项目（PAPD）资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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