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突破!研究发现新型细菌可用于大豆转基因,比

发布时间:2022-01-13 09:15 作者:admin 来源:未知 点击: 字号:

      植物转化技术在植物生物学研究中发挥重要作用。目前农杆菌介导的转化和粒子轰击是最常用的DNA传递方法。除了农杆菌外,其它一些细菌已被证明能够在拟南芥,烟草和水稻中进行转化,但是存在转化效率低的问题。大豆(Glycine max (L.))是全球最重要的作物之一,也是食品和饲料蛋白质的重要来源。转基因大豆是最早引入商业化种植的转基因作物之一,也是世界上种植面积最大的转基因作物。因此,高效的转化方法至关重要。农杆菌介导的大豆转化存在着许多局限性,目前在大豆中还没有一种替代细菌能够有效地地转化大豆。
      近日Plant Biotechnology Journal在线发表了一篇题为“Development of an efficient marker-free soybean transformation method using the novel bacterium Ochrobactrum haywardense H1”的研究论文,该文作者发现了一种新的细菌—O.haywardense H1 (Oh H1),并证明Oh H1能够转化许多双子叶植物和至少一种单子叶植物—高粱。作者对Oh H1进行了改造,生成了一株含有二元载体系统的半胱氨酸营养型Oh H1-8菌株,在大豆中实现了高效、快速、无标记和产量中性的优质大豆转化系统。
      通过对烟草by -2细胞转化的高通量筛选菌株文库进行筛选,发现了一株能够转化植株的新菌株O. haywardense H1。该菌是一种革兰氏阴性菌,最初通过生化试验确定为赭杆菌属的一员。作者发现O. haywardense H1可以在灌木豆,本氏烟,高粱和拟南芥中实现稳定转化。与其他大豆再生转化系统相比,用O. haywardense H1转化的大豆胚轴(EA)外植体在壮观霉素培养基上直接从顶端分生组织进行器官发生,植株再生和转化效率均有提高(图1)。在T0再生植株上,最高转化效率高达35%,是之前报道的15.8% (Liu et al., 2004)和16.4%农杆菌介导的大豆的两倍以上(Olhoft et al., 2003)。

图1 大豆胚轴顶端分生组织转基因苗的发育阶段及转基因植株的产生
      载体中标记基因的存在会影响相邻性状基因的表达,此外,许多标记基因会产生抗生素耐药性,理想的转化系统是在最终植株中不保留标记基因。为了开发一种生产无标记转基因大豆植物的有效方法,作者使用位点特异性重组系统和Cre重组酶基因,在两个直接重复的loxP位点之间放置需要切除的序列,Cre基因受GmHSP17.3B启动子控制,在高温处理T0苗时可引发切除loxP位点之间的基因。大豆品种93Y21、P29T50和P33T50 T3零分离系的田间表现在植株形态、生长习性、出苗率和种子产量等方面与野生型对照相当。
      O. haywardense H1菌株对多种β-内酰胺类抗生素(timentin、carbenicillin、cefotax肟)表现出部分耐药,导致细菌在植物转化过程中过度生长,作者成功培育出β-内酰胺类抗生素敏感型和半胱氨酸营养失调型突变株O. haywardense H1-8,该突变株在共培养后易于去除细菌。并且Oh H1-8转基因大豆植株的效率是农杆菌AGL1的1.6倍,LBA44044Thy-的2.9倍(图2)。当与胚轴组织培养系统、壮观霉素选择和诱导标记切除相结合时,O. haywardense H1-8获得了一种快速、高效、无标记的大豆多种质转化新方法。

图2大豆93Y21胚轴(EA)通过不同菌株转化
原文链接:
  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13777
本文来源于微信公众号:iPlants

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