利用根瘤菌（Rhizobium rhizogenes）介导的遗传转化技术诱导香叶树（Blumea balsamifera）产生毛状根

《Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)》：Rhizobium rhizogenes-mediated genetic transformation for hairy root induction of Blumea balsamifera

龙脑薄荷高效遗传转化体系建立及验证：通过根瘤菌K599介导的非无菌单步转化法，在OD600=0.8时实现95%以上植株存活和根诱导率，注射法较表面涂抹法转化效率提升1.6倍，并兼容CRISPR/Cas基因编辑和代谢工程应用。

　　

摘要

Blumea balsamifera (L.) DC. 是一种高价值的芳香药用植物，以其含有L-Bornol和Blumeatin而闻名，这两种化合物在治疗中风等疾病方面展现出显著的治疗潜力。然而，由于缺乏高效且可靠的遗传转化方案，该物种在功能基因组学和代谢工程研究方面的进展受到了严重阻碍。本文报道了一种由 Rhizobium rhizogenes K599 菌株介导的高效、单步、非无菌的毛状根转化方法，能够在接种后40天内获得经PCR验证的转基因毛状根。我们系统评估了两种不同的接种方法：一种是将其涂布在顶芽切口上（涂抹法），另一种是将其注入腋芽中（注射法），并在三种不同的细菌光密度（OD₆₀₀ = 0.4、0.6、0.8）条件下进行了测试。增强的黄色荧光蛋白（eYGFPuv）报告基因使得在紫外光下能够进行一步可视化筛选。结果表明，在OD₆₀₀为0.8时转化效率最高。植物存活率、根系诱导率和转化效率均超过了95%。大约34%的诱导毛状根表达了报告基因，每株转化植物平均产生17根毛状根。与涂抹法相比，注射法使转化植物的比例和转基因根的数量分别提高了约1.6倍和1.3倍，并且无需无菌组织培养条件。该转化系统与基于CRISPR/Cas的基因编辑载体和多基因合成表达盒兼容，适用于 B. balsamifera 中萜类和黄酮类生物合成途径的高通量功能基因表征和靶向代谢工程研究。此外，这一优化的工作流程为其他难转化药用植物的功能基因组学研究和生物活性化合物的代谢研究提供了可借鉴的模式。