专性寄生植物野菰原生质体的分离与遗传转化方法建立

《Plant Methods》：Isolation and transient transformation of protoplasts from Cuscuta campestris, an obligate parasitic plant

　　

摘要

背景

寄生植物是重要的农业害虫，也是植物进化中引人入胜的例子。野菰能够定位其他植物，缠绕其上，并产生吸器与寄主植物形成维管连接。这种专性寄生植物从寄主获取养分，并交换在信号传导和协调发育中发挥作用的分子。寄生植物的研究颇具挑战，因为目前针对其研究和遗传操作的技术手段仍十分有限。本研究旨在开发野菰原生质体的分离与转化方法。

结果

分离野菰原生质体的主要挑战在于确定最佳起始组织。对于缺乏展开叶片或根系的寄生植物而言，可选方案有限。我们测试了寄生在寄主上的植株茎段、幼苗及愈伤组织，发现以愈伤培养中发育出的茎段成功率最高。通过优化其他参数，最终实现了常规从3克起始材料中分离约一百万个原生质体，原生质体活力超过85%。使用多个构建体对原生质体进行瞬时转化，证明该技术稳健可靠，转化效率可达约10%。通过表达亚细胞定位荧光蛋白以及利用流式细胞术定量检测外源生长素响应报告基因的激活，展示了野菰原生质体的研究价值。

结论

本研究描述了一种从专性寄生植物中获取原生质体并进行遗传转化的技术。原生质体是研究细胞水平事件的理想体系，包括基因表达、基因调控网络、基因编辑、蛋白质定位及蛋白质功能等。本方法为获取野菰原生质体提供了新途径，有望加速对寄生植物细胞基本过程的研究，并揭示其与自养植物之间的差异。