aBIOTECH | 湖北大学李圣纯团队建立稳定猕猴桃质体转化体系

植物细胞有3个基因组，部分植物的核基因组和质体（叶绿体）基因组可以实现稳定的遗传转化。与细胞核转化不同，质体转化是利用同源重组的原理将外源基因定点整合到植物质体基因组中。同时，质体遗传转化因其表达量高、无基因沉默、多基因共转化和生物安全性高等优势而越来越多地在生物技术领域得到应用。自1990年首次在烟草中成功建立质体转化体系以来，质体转化技术已经在20多种高等植物中得到了进一步推广，其中杨树是唯一的木本植物，其他均为草本植物。

近日，湖北大学李圣纯教授团队在aBIOTECH 发表了题为“Stable plastid transformation in kiwifruit (Actinidia chinensis)” 的研究论文。该研究首次在猕猴桃属中建立质体遗传转化体系。

猕猴桃属起源于中国，因其果实中富含维生素C、营养矿物质和多种有益于人类健康的代谢物质，被誉为“水果之王”。已有研究表明，猕猴桃果实成熟时只有部分叶绿体转化为有色体，因此猕猴桃质体转化技术的发展有望在猕猴桃果实中实现高效生产可食用疫苗、生物制药和抗体等。此外，猕猴桃多为雌雄异株，且与大多数其他植物质体的母系遗传不同，猕猴桃属的质体基因组多为父系遗传，质体转化猕猴桃植株可为研究猕猴桃质体的复杂遗传模式提供一个有用的工具。

作者前期先优化了猕猴桃的叶片再生体系和抗生素筛选浓度，选择使用含有1 mg/L TDZ（噻苯隆）、2 mg/L 6-BA和1 mg/L NAA的MS培养基用于叶片再生，在此培养基中加入300 mg/L壮观霉素用于后续质体转化事件的筛选。随后，作者利用GUS（β-葡萄糖苷酸酶）瞬时表达系统，确认了基因枪轰击猕猴桃叶片的压强和距离分别为1100 psi和9 cm。基于上述参数，作者开发了一种高效的猕猴桃质体转化方法（图1），经12次基因枪轰击，得到了2株同质化的猕猴桃质体转化植株，其外源蛋白（GFP）表达量高达叶片总可溶性蛋白的2.5%。质体转基因技术的建立将为猕猴桃质体的合成生物学应用以及基础研究开辟新的途径和方法。

图1 猕猴桃质体转化流程图

该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。中国科学院武汉植物园助理研究员陈琪琪和滨州医学院武玉永副教授为本文的共同第一作者，湖北大学生命科学学院李圣纯教授和中国农业科学院农业基因组研究所张江教授为共同通讯作者。武汉植物园王彦昌研究员也参与了该研究，并给予了宝贵的意见。

引用本文：Chen, Q., Wu, Y., Wang, Y. et al. Stable plastid transformation in kiwifruit (Actinidia chinensis).aBIOTECH (2024). https://doi.org/10.1007/s42994-024-00186-0

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