《Frontiers in Plant Science》:Establishment and comparative analysis of Agrobacterium-mediated genetic transformation systems for Actinidia valvata and Actinidia chinensis
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本研究系统构建并优化了农杆菌(Agrobacterium)介导的中华猕猴桃(Actinidia chinensis)与对萼猕猴桃(Actinidia valvata)遗传转化体系。根癌农杆菌(A. tumefaciens)GV3101体系在中华猕猴桃叶片外植体中实现24%转化效率并完成植株再生;针对再生障碍的对萼猕猴桃,开发出发根农杆菌(A. rhizogenes)K599介导的毛根转化策略,通过组织培养(68.7%效率)和基于木质茎高压繁殖的无组织培养(50%效率)双路径实现转基因整合。该研究为猕猴桃基因功能研究和分子育种提供了高效技术平台。
1 引言
猕猴桃(Actinidia spp.)作为营养丰富的重要经济果树,其功能基因组学研究受限于转化效率低、基因型依赖性强的技术瓶颈。本研究针对中华猕猴桃和对萼猕猴桃两种代表性基因型,系统比较根癌农杆菌GV3101与发根农杆菌K599介导的转化体系效能,旨在建立高效、稳定的遗传操作平台。
2 材料与方法
以中华猕猴桃‘Qihong’(QH)和对萼猕猴桃‘Duie’(DE)组培苗为材料,采用携带1380-GFP载体的GV3101与K599菌株进行转化。GV3101体系通过叶片外植体浸染、共培养(MS培养基+100 μM AS)、芽诱导(含3 mg/L TZ+0.5 mg/L IAA)等步骤实现再生;K599体系通过毛根自发分化(无外源激素)及高压繁殖法(木质茎创伤包裹菌液+蛭石基质培养)进行体外转化。转基因通过GFP荧光(激发488 nm/发射505–550 nm)、PCR(GFP引物产物460 bp)及测序验证。
3 结果
GV3101介导的转化中,中华猕猴桃24%外植体形成GFP阳性愈伤组织,20周内完成植株再生;而对萼猕猴桃仅4%转化率且无法诱导芽器官发生。K599组织培养体系在对萼猕猴桃中诱导68.7%转基因毛根,而高压繁殖法将转化周期缩短至4–5周,效率达50%。共聚焦显微镜显示GFP信号均匀分布于细胞质,PCR与测序证实转基因精准整合。
4 讨论
中华猕猴桃的高再生能力与其对细胞分裂素(如TZ)的敏感性相关,而对萼猕猴桃的器官发生障碍可能源于激素信号通路缺陷。K599的rol基因簇通过模拟生长素信号触发毛根分化,而高压繁殖法通过创伤靶向形成层细胞,实现无需组织培养的基因递送。该体系与CRISPR/Cas9技术兼容,为猕猴桃性状改良提供新路径。
5 结论
研究建立了适用于不同猕猴桃基因型的农杆菌转化技术体系:GV3101适用于高效再生基因型,K599通过组织培养与无组织培养双模式突破再生障碍。这些方法为猕猴桃基因功能解析和分子育种提供了标准化、可重复的技术支撑。