PBJ | 发根农杆菌介导的柑橘高效遗传转化和基因编辑系统

植物细胞具有高度的发育可塑性，在适当的环境和生长条件下可以去分化为新的细胞类型。随着基于CRISPR的基因编辑技术在作物改良中的广泛发展以及应用，基因枪法、PEG介导的转染和根癌农杆菌介导的转化等植物转化方法虽然已被用于改造几种作物，但是由于柑橘等树木作物的组织的耐受性、生长缓慢以及对农杆菌感染的抵抗力等因素，广泛使用的根癌农杆菌介导的柑橘转化效率很低，基因改造效率一直非常具有挑战性。转基因毛状根和稳定的转基因植物可以用发根农杆菌诱导。

近日，国际著名杂志Plant Biotechnology Journal上发表了一篇题为“Rhizobium rhizogenes-mediated hairy root induction and plant regeneration for bioengineering citrus”的综述，作者展示了一种多用途的发根农杆菌介导的毛状根诱导、植株再生和无性系繁殖方法。发根农杆菌可以用于诱导不同柑橘品种的转基因毛状根，效率为28%-75%。

转基因毛状根的诱导。将柑橘的上胚轴浸泡在携带二元载体的发根农杆菌悬浮液中随后转移到含抗生素的选择培养基上。根据不同的品种，柑橘可以自然地产生耐各种抗生素选择的不定根，并对其进行分子检测（图1）。结果确认了转化根中存在转基因(如GFP)，并消除农杆菌污染。

转基因植株和无性系的再生传播(图1j-m)。采用发根农杆菌介导的柑橘毛状根诱导、茎部再生和增殖过程可在6个月左右完成。典型的柑橘根茎再生过程是通过中间体进行的在再生培养基中发生去分化的愈伤组织形成并分化成芽(图1k)。一个独立的根可以产生多个独立的芽，这些芽都来自于相同的转基因根组织，保持了转基因的稳定表达。

该研究评估了6个不同柑橘品种的毛状根诱导能力和诱导频率。柑橘品种的毛状根诱导频率在25%至75%之间，与之前报道的柑橘农杆菌介导的转化效率相当。甜橙和葡萄柚的频率从37%到75%不等。在柠檬和酸橙中发生的频率从65%到75%不等。真正的柑橘类果树是一个多产的根，在2-3周内就能生根，但70%是非转基因的(不定根)，转基因根的形成频率降低到28%。总体而言，在不同柑橘品种中，利用发根农杆菌介导的毛状根诱导效率可达25-75%。此外，利用根组织产生克隆植株有助于柑橘的微繁。作者还观察到沿根长方向的茎再生势的差异。远离根尖的根段再生效果较好，此处生长素水平最低(图1j )。推测生长素沿根轴的生理梯度可能对芽分化有抑制作用，其中根尖的生长素水平最高。

该研究展示了一种多用途的发根农杆菌介导的毛状根诱导、植株再生和无性系繁殖方法。发根农杆菌介导的根诱导是高效的，这可能有助于柑橘和其他树木作物的多种生物工程和基因编辑应用。

原文链接: https://doi.org/10.1111/pbi.14096

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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