近日，華南農(nóng)業(yè)大學生科院、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術廣東省實驗室劉耀光院士團隊，在國際知名學術期刊SCIENCE CHINA Life Sciences（IF2021=10.372，生物學1區(qū)）在線發(fā)表題為“Overexpression of maize GOLDEN2 in rice and maize calli improves regeneration by activating chloroplast development”的研究論文（論文鏈接：https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-022-2149-2）。該研究揭示了在水稻和玉米的愈傷組織中過表達玉米GOLDEN2基因可促進愈傷的分化，從而提高遺傳轉化效率。

 

　　在遺傳轉化的過程中，愈傷組織或外植體組織再生效率的高低直接影響目的基因轉化的成功率。秈稻、玉米一直存在遺傳轉化難的問題。近年來報道了通過在愈傷組織或外植體過表達一些植物發(fā)育調節(jié)因子或復合體如WUS/BBM，GRF/GIF，WOX5等可以促進植物體細胞胚的產(chǎn)生或芽的再生，從而提高基因轉化效率。GOLDEN2（G2）是GARP轉錄因子超家族中的一員，其調控葉綠體的發(fā)育，還參與生物脅迫、植物衰老、植物激素信號傳導等生物學過程。

 

　　該研究對玉米G2基因進行水稻密碼子優(yōu)化合成了rZmG2基因，并從水稻中分離鑒定到愈傷特異強啟動子CSPpro （callus-specific promoter），構建了CSPpro驅動rZmG2基因且具有熱激誘導自刪除的雙元載體pYLTAC380H-CSPpro::rZmG2。將此載體轉化粳稻（DongJing和中嘉8號）、秈稻（華占和華光）以及玉米（B104）。在愈傷分化階段，轉化rZmG2基因的水稻和玉米愈傷組織會提前轉綠且綠點變多，分化效率提高11.6-48.7%，轉化效率提高8.3-23%。通過對轉基因水稻愈傷組織的RNA-seq和RT-qPCR分析發(fā)現(xiàn)，rZmG2主要通過促進葉綠體發(fā)育相關基因的表達來提高水稻的分化效率。

 

　　此外，利用團隊前期開發(fā)的基于Cre/loxP的篩選標記剔除系統(tǒng)，通過對轉化體幼苗進行熱激處理，可實現(xiàn)rZmG2基因及其篩選標記基因表達盒的自刪除，以避免對植株生長發(fā)育造成影響，獲得不帶轉基因篩選標記植株。該研究提供了一種高效的植物遺傳轉化新工具。

 

　　華南農(nóng)業(yè)大學碩士研究生羅婉妮和博士后譚健韜為該論文共同第一作者，郭晶心研究員和祝欽瀧研究員為共同通訊作者。劉耀光院士參與了相關研究。該研究得到國家自然科學基金、廣東省基礎與應用研究重大專項、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項目實驗室等資助。

 

　　圖/文 生命科學院學院