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研究人员开发增强型壮观霉素抗性构建体用于植物转化筛选，效果媲美卡那霉素，意义重大。
### 植物转基因筛选的新突破
在植物生物技术蓬勃发展的今天，转基因植物的培育是其中的关键一环。想象一下，通过基因工程，我们可以赋予植物抗病虫害的能力，让它们在恶劣的环境中茁壮成长；还能提升植物的营养成分，为人类健康提供更丰富的保障。然而，在这看似神奇的过程背后，却存在着一个棘手的问题 —— 如何高效地筛选出成功转化的植物。
目前，植物转基因筛选面临着诸多挑战。一方面，随着基因工程的深入研究，多轮转化和基因堆叠技术成为趋势，这就需要多种可靠的筛选标记。但现有的筛选标记中，卡那霉素虽在许多植物中表现良好，却难以满足复杂的筛选需求。另一方面，壮观霉素抗性标记在叶绿体转化中效果不错，可用于核转化时，除了大豆外，在其他植物中效率较低，比如传统的 Nta STD - aadA 构建体在柑橘、拟南芥和土豆等植物的核转化中，会出现转化效率低、植株不健康等问题。为了解决这些难题，美国农业部农业研究局（USDA - ARS）作物改良与遗传学研究团队以及 Alpine Bio 的研究人员展开了一项重要研究，其成果发表在《BMC Research Notes》上。
研究人员旨在开发并评估一种增强型壮观霉素抗性构建体（pea STD trunc - sul1 - aadA），为植物转化筛选提供更有效的工具。为了实现这一目标，他们运用了多种关键技术方法。首先，构建了两种壮观霉素选择基因盒，分别是 Nta STD - aadA 和 pea STD trunc - sul1 - aadA，这两种基因盒都经过了大豆密码子优化，并插入到特定的二元载体中。然后，利用农杆菌介导的转化方法，将这些构建体导入拟南芥、柑橘、土豆和大豆中。在转化后，通过在含有壮观霉素或卡那霉素的培养基上培养外植体，观察其生长情况，并通过 PCR 检测和观察红色荧光等方法分析转基因植株。
研究结果
- 拟南芥中的转化效率：研究发现，在拟南芥中，使用 Nta STD - aadA 构建体时，转化效率仅为 0.29%，而使用 pea STD trunc - sul1 - aadA 构建体，转化效率大幅提升至 1.83%。当以卡那霉素筛选内部 nptII 基因时，转化事件在 Nta STD - aadA 构建体下为 1.55%，在 pea STD trunc - sul1 - aadA 构建体下为 2.05%。这表明在拟南芥中，新构建体显著提高了转化效率，且效果与卡那霉素相当。
- 柑橘中的转化效率：在柑橘的转化实验中，pea STD trunc - sul1 - aadA 构建体的转化效率达到了 37.5±6.3%，而卡那霉素的转化效率为 31.1±3.1%。这一结果说明，在柑橘转化中，新构建体与传统的卡那霉素筛选策略效果相当，而传统的 Nta STD - aadA 构建体在柑橘转化中，即使降低筛选压力，也难以获得理想的转基因植株。
- 土豆中的转化效率：在土豆的研究中，pea STD trunc - sul1 - aadA 构建体的转化效率为 66.6%，明显高于 Nta STD - aadA 构建体的 30.8%，且与卡那霉素 50.0 - 57.5% 的转化效率相当。这进一步证明了新构建体在土豆转化中的有效性。
- 大豆中的转化效率：在大豆中，pea STD trunc - sul1 - aadA 构建体与传统使用的 Nta STD - aadA 筛选标记在统计学上无显著差异，转化效率分别为 12.3±2.4% 和 10.0±4.8%。
研究结论与讨论
综合以上研究结果，研究人员开发的密码子优化的 pea STD trunc - sul1 - aadA 构建体在植物转化效率上有显著提升。在拟南芥、柑橘和土豆中，它不仅超越了传统的 aadA - OPT（Nta STD - aadA）构建体，还能与卡那霉素的筛选效果相媲美。在大豆中，新构建体也展现出了与传统筛选标记相当的性能。这一成果为植物遗传工程带来了新的希望，它为植物转化筛选提供了一种强大且可靠的方法，有助于提高植物基因工程的效率和效果。同时，新构建体可能避开现有关于 Nta STD - aadA 构建体的专利限制，为其更广泛的应用提供了可能。
然而，该研究也存在一定的局限性。例如，壮观霉素筛选相较于卡那霉素筛选，需要更长的时间让芽出现和发育。此外，研究人员尚未明确 sul1 基因协助壮观霉素筛选过程的具体机制。但总体而言，这项研究为植物转基因筛选领域开辟了新的道路，为后续的研究和应用奠定了坚实的基础。
