拟南芥花分生组织与顶端分生组织的农杆菌介导转化：一种高效稳定的遗传转化新策略

本研究针对拟南芥传统转化方法周期长、嵌合体风险高等问题，开发了基于花分生组织和顶端分生组织的农杆菌介导转化系统。通过优化细胞分裂素培养基和视觉标记（RUBY/NPTII），实现了15%的转化效率，且T1代显示稳定遗传。该技术为植物基因功能研究提供了更快速、环保的转化平台。

　　

拟南芥作为植物研究的"模式生物"，其遗传转化技术一直是分子生物学研究的关键工具。传统方法如叶盘转化需8周至4个月，而广泛使用的"花序浸染法"虽简化了流程，却存在环境污染物排放和T₁代杂合等问题。更棘手的是，现有技术难以避免嵌合体形成，且依赖温室条件，这些瓶颈严重制约了高通量基因功能研究的效率。

为解决这些难题，Vladimir Sidorov和Peizhen Yang开发了两种创新性转化系统。研究首次证实，拟南芥的花分生组织和经细胞分裂素预处理的顶端分生组织可作为高效转化靶点。通过Driver和Kuniyuki Walnut（DKW）培养基添加激动素（Kin）和6-苄氨基嘌呤（BA），成功诱导出快速增殖的花序培养物和多芽结构。农杆菌菌株AB32（含组成型激活VirG）与pVS1载体系统的组合，使转化效率提升至12-15%，较传统方法缩短近半周期。

关键技术包括：1）花序切段在含GA₃的DKW培养基中建立离体培养体系；2）7天幼苗预培养诱导多芽发生；3）真空渗透结合离心强化农杆菌侵染；4）Ruby红色素标记实现早期转化体可视化；5）薄层藻酸盐包埋原生质体培养技术。

【花分生组织转化体系】

研究发现，离体花序在含1.0 mg/L Kin和0.5 mg/L BA的培养基中，可形成结构紧密的再生单元。X-Gluc染色证实GUS基因在花器官中稳定表达，TAQMAN PCR检测显示20个nptII阳性株系中12个为单拷贝插入。值得注意的是，在添加2 mg/L抗倒酯（Ancym）的培养基中，转化体表现出类似Landsberg erecta生态型的紧凑表型。

【顶端分生组织转化】

通过高速搅拌（20,000 rpm）破碎预培养幼苗，获得的微组织块经农杆菌转化后，在含25 mg/L壮观霉素（Spec）的筛选培养基中，80% RUBY阳性植株表现为单拷贝aadA基因插入。该体系仅需35天即可获得开花转基因植株，且部分T₁代直接产生纯合后代。

【生殖发育异常现象】

研究意外发现，离体培养可诱导多重雌蕊形成（图3A-C），这种发育异常为研究花器官决定基因提供了新材料。在含2 mg/L IBA的培养基中，转化花序能自发完成授粉并产生正常种子，其T₁代符合3:1孟德尔分离比（χ²检验P>0.05）。

这项发表于《In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant》的研究，建立了首个不依赖温室条件的拟南芥高效转化平台。其创新性体现在：1）利用分生组织特性规避嵌合体形成；2）Ruby标记实现转化体早期识别；3）原生质体分离时间缩短至3小时，为CRISPR编辑提供新载体。该技术不仅克服了传统方法的局限性，更为重要的是，为研究植物分生组织发育和花器官形成机制开辟了新的实验途径。