细胞穿膜肽-脂质体偶联物修饰膜促植物原生质体融合：烷基链长度优化与融合效率提升

本研究开发了一种基于Tat肽-PEG-脂质体（Tat-PEG-lipids）的新型原生质体融合技术，通过系统评估不同烷基链长度（C9/C12/C14）对膜修饰效率、zeta电位及融合活性的影响，发现C12链Tat-PEG-lipid可显著提升水稻（Oryza sativa）原生质体融合效率（达9.1%），并在桉树（Eucalyptus）中联合电融合进一步优化融合效果。该研究为克服传统PEG融合和电融合技术的局限性提供了可调控、低毒性的高效融合策略，对植物体细胞杂交和跨物种遗传改良具有重要应用价值。

　　

Surface Modification of Rice Protoplasts Using Rhodamine-PEG-lipids with Differing Alkyl Chain Lengths (C9, 12, 14)

本研究以水稻（Oryza sativa cultivar Nipponbare）幼苗为材料，通过黑暗培养（28°C，50%–70%湿度）5天后酶解获得去壁球形原生质体（图1）。采用罗丹明标记的PEG-脂质体（烷基链长度C9-C14）评估膜修饰效率，发现长链（C12和C14）PEG-脂质体能高效嵌入原生质体膜。Zeta电位测定显示，经Tat-PEG-lipid（C12和C14）修饰后，原生质体表面电荷发生正向偏移（C12: -4.6 mV，C14: -2.4 mV；未处理组：-6.7 mV）。共聚焦显微镜（CLSM）和流式细胞术融合实验进一步证实，Tat-PEG-lipid（C12）可显著促进原生质体膜融合，效率达9.1%。在桉树（Eucalyptus spp.）原生质体中联合电融合技术后，融合效率从5.6%提升至8.2%。这些结果凸显了烷基链长度在膜嵌入与融合活性优化中的关键作用，并确立Tat-PEG-lipid（C12）为植物生物技术中高效可控原生质体融合的潜力材料。

Discussion

原生质体融合是创造体细胞杂种（尤其性不亲和物种间）的重要技术，例如马铃薯（Solanum tuberosum）与番茄（Solanum lycopersicum）融合产生的"pomato"杂种。此类杂种为研究细胞质基因组混合、体细胞杂种优势及新性状整合提供了模型。然而传统PEG融合效率低、毒性大，电融合虽可控但易损伤细胞膜且依赖精密仪器。受天然膜融合机制（如SNARE复合物）启发，本研究采用两亲性PEG-脂质体模拟生物膜功能化策略，通过疏水作用可逆修饰细胞膜，为提升融合效率提供了新思路。

Conclusion

Tat-PEG-lipids（C9/C12/C14）可有效嵌入水稻原生质体膜，改变表面电荷并促进膜融合。CLSM与流式分析表明Tat-PEG-lipid（C12）在融合效率与时间依赖性上均优于C9和C14链变体，确立C12为最优烷基链长度。