《Discover Plants》：Insights into the biotechnology of neglected Solanaceae species
本综述全面概述了茄科（Solanaceae）八个野生及半驯化物种在生物技术、遗传转化（genetic transformation）及基因编辑（gene editing）方面的最新进展。尽管这些物种目前已被用于食品、民族药理学（ethnomedicine）及多种地方用途，但尚未实现广泛的全球栽培。研究人员详细考察了各物种的愈伤组织诱导（callus induction）、芽再生（shoot regeneration）、遗传转化及基因编辑潜力。为进行比较与统计分析，评估了多项参数，包括：用于愈伤组织起始、芽再生及微克隆繁殖的外植体类型与年龄；植物生长调节剂（plant growth regulators）的最佳浓度与组合；以及植物再生的整体效率。该研究确定了最有效的外植体类型与发育阶段，并编制了已成功编辑或稳定整合至植物基因组的基因清单。本综述中呈现的数据采用Flourish在线平台进行了统计学分析与可视化，比较性结果以桑基图（Sankey diagram）形式展示。
1 Introduction
去驯化（de novo domestication）旨在通过直接编辑与育种性状相关的关键基因，将野生或半驯化植物物种转化为新作物，而非依赖传统育种的漫长周期。对于茄科（Solanaceae）中那些具有广泛生态幅度、丰富生化组成及多样民族植物学用途的未被充分利用物种，该策略尤为具有吸引力，因为这些物种历史上缺乏现代分子育种与性状叠加所需的高效再生和遗传工程平台。本综述整合了八种茄科野生及半驯化物种——Solanum nigrum、S. americanum、S. peruvianum、S. pimpinellifolium、Physalis grisea、P. pubescens、P. pruinosa及Lycium ruthenicum——的所有可用生物技术进展信息，为研究人员规划遗传工程、基因编辑及下一代多抗作物开发提供有价值的资源。研究选取的主要是已在食品和/或民族医药中使用、或在当地有其他用途但尚未广泛分布于世界的物种，同时也纳入了栽培番茄的野生近缘种，因其可作为抗旱、抗寒、耐盐、抗重金属及抗细菌、真菌、病毒病原体和害虫的基因供体。通过PubMed和Google Scholar检索，不设日期限制，关键词组合为物种相关词与callus、shoot regeneration、microclonal multiplication、genetic transformation、gene editing等联用，初始发现2,879篇文献，最终筛选出124篇聚焦生物技术的实验文章。提取的比较与统计分析参数包括外植体类型与年龄、生长调节剂最佳浓度与组合、植物再生效率等。针对遗传转化和基因编辑成就的分析参数包括外植体类型与年龄、细菌物种与菌株、遗传载体、转化方法、递送的外源基因、转化效率及获得的结果与变化类型。数据采用Flourish在线应用进行统计学分析，结果以桑基图（Sankey plot）形式呈现。研究区分了被编辑的基因身份（edited gene identities）与编辑位点（edited loci），主文中报告45个被编辑的基因身份，无论每个基因有多少个编辑位点或等位基因，每个基因仅计一次；同义标签合并计数；同一基因的额外编辑位点在补充表中单独列出，但不计入45个基因清单。此外，综述提供了各物种的地理分布、形态特征、传统用途及代表性突变植物照片。
2 Description of species
本综述描述了茄科中相对常用且前景广阔的生物技术物种。对每个物种，提供了地理分布、传统用途、已知品种、生物技术领域成就（愈伤组织与芽诱导、芽伸长、生根、微克隆繁殖）及遗传工程进展。讨论了各物种成功再生的相关因素、各物种生物技术平台的成熟度、反复作为去驯化靶标的关键基因与性状，以及重要的知识空白与未来研究方向。所有物种学名已根据最新分类学标准核实与标准化，例如Physalis floridana更名为Physalis pubescens，Solanum phychanthum Dunal更名为S. americanum。
2.1 Solanum nigrum L.
该物种广布于欧洲、美洲、澳大利亚、新西兰、南非等地，在食品与民族医药中应用广泛，是本综述中研究最多的野生及半驯化物种之一。在植物生物技术领域，已实现愈伤组织诱导、芽再生、微克隆繁殖、微繁殖、遗传转化和基因编辑。愈伤组织诱导主要起始于2周龄的节叶外植体，文献中提及15次。最高诱导率出现在含0.4 mg/L NAA + 3 mg/L ZEA（100%）、0.4 mg/L NAA + 4 mg/L ZEA（92.8%）、0.1 mg/L 2,4-D + 0.5 mg/L BAP + 1 mg/L NAA（100%）及2 mg/L 2,4-D + 0.4 mg/L KIN（100%）的培养基上。多数芽再生实验采用含BAP、BAP+NAA或TDZ的培养基，最高效率见于0.4 mg/L NAA + 3 mg/L TDZ（100%）、0.1 mg/L NAA + 0.75 mg/L TDZ（100%）、2 mg/L ZEA + 0.1–0.2 mg/L IAA（100%）、1 mg/L BAP + 0.2 mg/L IAA（100%）、3 mg/L BAP + 0.5 mg/L NAA（100%）及0.02 mg/L BAP + 0.02 mg/L IAA（100%）等组合。生根可在0.1–10 mg/L IBA或0.1–1 mg/L NAA上完成，微克隆繁殖则在含BAP、TDZ或KIN的培养基上获得。遗传转化主要通过根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）和发根农杆菌（A. rhizogenes）介导，使用叶片外植体，已获得稳定转化植株、毛状根培养及瞬时表达。整合的转基因包括gfp、nptII、gus、DsRed2、MmGAox1、MmGAox2、AtGA20ox1、PcGA2ox1、wound-inducible tomato chymotrypsin inhibitor I、AcMYB110、AtPAP1、INFA2β、hyg、cry1A等，转化效率达70–90%。基因编辑通过农杆菌介导完成，采用EHA105菌株配pAGM4723载体或GV3101菌株配Phee401E-Snmyb1载体，获得了SnMYB1、MULT(S)、SnSP、CLV3、CLE9H、SnAN2、SnLazy1等基因的敲除突变体（包括双突变和四突变体），突变体表现出生化组成、花序形态、植株结构、花大小与形态、生长习性、颜色、花果数量及果实大小与重量等变化。仅一项研究报告了75–91.7%的编辑效率（GV3101配Phee401E-Snmyb1载体）。总体而言，S. nigrum具有良好的再生能力和相对易转化性，是研究最广泛的物种，拥有最完整的生物技术流程，但仍需进一步独立验证以实现完全标准化。
2.2 Solanum americanum Mill.
原产于南美洲，已引入多个地区，用于民族食品和民族医药。在生物技术领域，已获得愈伤组织、芽再生和遗传转化。愈伤诱导起始于含2 mg/L 2,4-D + 1 mg/L BAP培养基上的子叶；芽再生起始于含2 mg/L BAP + 0.2 mg/L IAA的子叶。未进行芽伸长和微克隆繁殖，亦无生根描述。遗传转化中，10日龄幼苗主要与携带pR35BTR1（含nptII和DsRed2）及35S:AcMYB110载体的根癌农杆菌LBA4405菌株共培养，获得果实、果肉和花呈黑色且花青素积累增加的转基因植株。另一实验采用发根农杆菌（A. rhizogenes）ATCC15834转化叶片，获得效率达96%的毛状根。基因编辑通过农杆菌介导完成，采用EHA105菌株配pAGM4723载体，获得MULT(S)和SnSP基因的敲除突变体，表现为花序形态改变或植株结构变化。该物种具有功能性但相对不完整的生物技术平台，根、芽伸长和微克隆繁殖尚未得到充分记录，尚未证明广泛可重复的转化-再生流程。
2.3 Solanum peruvianum L.
分布于秘鲁和智利，是栽培番茄改良的重要基因来源，可用于抗番茄黄化曲叶病毒（Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV）、抗旱、抗线虫、抗香石竹潜隐花叶病毒（Parietaria mottle virus, PMoV）、抗番茄褐色皱果病毒（Tomato brown rugose fruit virus, ToBRFV）及抗番茄斑萎病毒（Tomato spotted wilt virus, TSWV）。在植物生物技术中，该物种是最有前景的研究对象之一，已实现愈伤组织、芽再生、微克隆繁殖、遗传转化和基因编辑，并已在种间杂交组合（S. peruvianum × S. lycopersicum、S. peruvianum × S. tuberosum、S. peruvianum × Solanum sitiens）中获得愈伤组织。叶片外植体在含2 mg/L 2,4-D + 1 mg/L BAP或0.5 mg/L TDZ + 0.5 mg/L NAA培养基上诱导愈伤，最高效率为60–92%。芽再生起始于含1 mg/L ZEA + 0.4 mg/L IAA或3 mg/L ZEA + 0.02 mg/L IAA的叶片外植体，最高出芽率见于0.175 mg/L IAA + 2.25 mg/L BAP（97–100%）、1 mg/L KIN（90–100%）及3 mg/L ZEA + 0.02 mg/L IAA（46.2–85.7%）。芽伸长在0.01 mg/L ZEA上获得，生根在0.02 mg/L ZEA、3 mg/L IAA或0.1 mg/L IAA上完成。遗传转化主要采用农杆菌介导转化和电穿孔法，从叶片和茎外植体获得含ALS、cat、cry1A、hyg、INFA2β、nptII等基因的转化植株，最高效率达70–90%。基因编辑实验较少，8–10日龄子叶用LBA4404和EHA105菌株转化，或通过原生质体转化递送质粒或RNP复合物，使用AtCas9和Cas9进行编辑，靶标包括SpRDR6、SpSGS3、SpPR-1、SpProSys、SpMlo1等，获得叶呈线形、育性降低或改变种子数量、花形态改变及番茄黄化曲叶病毒易感性状改变等突变体。
2.4 Solanum pimpinellifolium L.
分布于秘鲁和智利，是改良栽培番茄极具前景的物种，可作为抗甜菜夜蛾（Lepidoptera）、抗丁香假单胞菌番茄致病变种（Pseudomonas syringae pv. Tomato）、抗ToBRFV、抗TYLCV及番茄黄化撒丁岛病毒（Tomato yellow leaf-curl Sardinia virus, TYLCSV）、抗青枯病菌（Ralstonia solanacearum）、抗二斑叶螨（Tetranychus urticae Koch）、耐盐及抗旱的基因供体。已获得愈伤组织、芽再生、微克隆繁殖、遗传转化和基因编辑。叶片外植体在含0.5 mg/L TDZ + 0.5 mg/L NAA（66.6–100%）、2 mg/L BAP（100%）或0.5 mg/L KIN的培养基上诱导愈伤。芽再生在含ZEA+IAA不同浓度的培养基上进行，最高效率见于0.5 mg/L IAA + 5 mg/L BAP（95–100%）或1 mg/L KIN（100%）。芽伸长和生根尚未见报道，仅有两项研究描述了微克隆繁殖。遗传转化主要使用子叶外植体和根癌农杆菌GV3101菌株，采用农杆菌介导转化、农杆菌渗透和病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing, VIGS）等方法，获得转化植株和瞬时表达，整合的基因包括nptII、Rx4、gus、hyg、gfp、cas等。基因编辑使用叶片和子叶外植体，经LBA4404菌株转化，使用AtCas9和Cas9核酸内切酶，获得CLV3-6、SP5G、CycB、DHNA、CLV3、GGH、GGP1、MULT(S)、O、Rx4、SP、SP5G、WF2、WUS、Y等基因的敲除突变体，其中CLV3和SP的编辑在多数实验中实现。突变体表现为生化组成、果实大小、植株结构、生理状态及细菌T3菌株Xv829和Xv830敏感性等变化。该物种在基因组编辑方面最为成熟，但芽伸长和生根报道不一致，需进一步完善跨基因型的完整再生与转化流程标准化。
2.5 Physalis grisea
原产于美国，引种至印度、英国，用作民族食品。茄属植物（Physalis）最近被用作遗传工程模型，但P. grisea研究甚少。遗传转化仅见于一项研究，通过根癌农杆菌携带pAGM4723载体介导转化，使用Cas9核酸内切酶获得包括双突变在内的多基因敲除突变体，编辑的基因包括PgAN1、PgMPF2、PgMPF3、PgGLO2、PgDEF、PgTM6、PgGLO1、PgTAGL1、PgTAG1、PgEJ2、PgLIN、PgRIN、APETALA2、PgER和PgSP。突变体表现为花色、生化组成、果实大小、育性、植株结构和颜色变化。然而，愈伤组织诱导、芽再生、芽伸长和微克隆繁殖尚未进行。该物种是一个明确的新兴体系，现有证据主要基于单一基因组编辑研究，证明了多重编辑的可行性，但不应被视为成熟的生物技术平台。
2.6 Physalis pubescens L.
分布于巴西、墨西哥、中美洲和南美洲，果实直接食用、用于派、果冻、冰淇淋、甜点、酸奶、利口酒等，亦用于民族医药。该物种研究较少但在植物生物技术中显示巨大潜力。已获得愈伤组织、芽再生、遗传转化和基因编辑。最高愈伤诱导率（100%）见于2月龄的节或叶柄在含0.5 mg/L BAP + 0.25 mg/L NAA培养基上；最高芽再生率（70–90%）见于叶柄外植体在含0.5 mg/L BAP的培养基上。生根在含0.5 mg/L NAA + 0.5 mg/L BAP或0.5 mg/L NAA + 0.25 mg/L BAP的培养基上完成。遗传转化中，2周龄幼苗是最常用材料，最常用的转化载体是基于病毒的TRV2，主要通过农杆菌渗透（VIGS，文献提及8次）或真空渗透（VIGS）完成；其他递送方式包括粒子轰击、农杆菌介导转化、农杆菌注射和农杆菌渗透（不使用病毒载体）。整合的转基因包括bar、gfp、gus、luc、MPF1、MPF2、MPF3、nptII、P13、P5、PF10、PF3、PF7、PFCRC、PFGLO1、PFGLO2、POS1、PpPDS、RFP、sgGFP、SPL8、STMAD16，结果为瞬时表达或稳定转化植株。仅一项研究报告了基因编辑结果：2周龄幼苗用LBA4401菌株转化，编辑PFCRC基因，获得花形态和育性改变的敲除突变体。该物种处于中等位置，方法多样性使其对功能基因组学研究有用，但基因编辑证据限于单一发表，需独立验证和更系统的稳定编辑系表征。
2.7 Physalis pruinosa L.
分布于墨西哥、哥斯达黎加、巴拉圭等多个国家，引种至印度、巴西等地，用于民族食品和民族医药。这是植物生物技术领域研究最少的物种之一。愈伤组织诱导从茎来源原生质体开始，使用1 mg/L 2,4-D + 1 mg/L BAP、1 mg/L 2,4-D + 1 mg/L ZEA或1 mg/L BAP，但效率未提及；从原生质体愈伤组织再生芽不成功。另一实验在含1 mg/L ZEA的培养基上获得了再生芽，但效率未提及。芽伸长、生根和微克隆繁殖尚未进行。仅一项研究报告了遗传转化结果：8日龄子叶和下胚轴用携带含nptII和sgfp的pJL33载体的根癌农杆菌AGL1菌株转化，获得24%转化效率的转化植株。仅一项研究报告了基因编辑结果：通过根癌农杆菌转化（细节未描述），编辑Ppr-SP5G、Ppr-CLV1和Ppr-SP基因，获得植株结构、花果数量变化的敲除突变体。该物种仍然是本综述中发展最不成熟的体系之一，证据仅证明了概念可行性，尚不足以将其归类为成熟平台。
2.8 Lycium ruthenicum Murray.
分布于中国、阿富汗、哈萨克斯坦等多个欧亚地区，用作食品着色剂、功能食品、食品补充剂及传统医药。这是植物生物技术中研究充分的物种，已实现愈伤组织形成、芽再生、微克隆繁殖和遗传转化。叶片外植体主要用于愈伤起始，培养基中BAP与其他生长刺激物联用；在含1 mg/L BAP + 0.5 mg/L NAA（100%）、0.2 mg/L BAP + 0.1 mg/L NAA（99.21–100%）或单独使用0.25 mg/L BAP（100%）时获得高诱导率。叶片外植体亦主要用于芽再生，在含0.1 mg/L BAP + 0.1 mg/L NAA（30.11–86.26%）和0.1 mg/L BAP（86.41–96.67%）时获得最高再生率。芽伸长尚未进行，生根主要在含0.5 mg/L IAA或不加生长刺激物的培养基上完成。叶片是遗传转化的主要外植体，成功整合的基因包括ChlHM、gfp、gus、hyg、LbNCED1、LbNR、LrCHS、LrCYP75B1、LrERF5.1、LrF3HPro、LrFLS、LrKUP8、LrMYB1、LrMYB94、LrTCP4、LrWRKY32、LUC、nptII、PDS、Ruby，其中nptII、ChlHM和PDS效果最佳。最高转化效率（65.03%）见于使用携带gus和nptII基因的根癌农杆菌LBA4404菌株；发根农杆菌R1000菌株转化效率达80%。基因编辑通过农杆菌介导完成，使用pCAMBIA1300和GV3101菌株，编辑FW2.2-1/2、FW2.2-1、FW2.2-2、PDS、HG18103等基因，使用SpCas9和Cas9，获得敲除突变体，编辑效率最高达95.45%（FW2.2-1）。该物种拥有成熟的组织培养方法和相当可观的转化文献，但芽伸长和驯化记录不足，独立基因编辑研究数量有限，应被视为先进的组织培养体系和新兴的基因编辑体系。
3 Discussion: biotechnology of wild and semi-domesticated Solanaceae—regeneration, transformation, genome editing, and de novo domestication
3.1 The factors associated with successful regeneration across studied species
对八个物种实验数据的综述揭示了反复支撑成功芽再生的生物学与技术因素的连贯集合。外植体类型与发育阶段是最重要变量之一。幼嫩、代谢活跃的外植体（主要为7–15日龄叶片片段、子叶和节段）主导了成功建立。叶片外植体是愈伤组织诱导和芽再生实验中最常用的材料，反映了其可及性、含分生组织细胞的能力以及对生长调节剂的响应性。子叶外植体对S. pimpinellifolium（14–16日龄）和P. pruinosa（8日龄子叶和下胚轴）的芽再生、转化和编辑尤为重要。植物生长调节剂（plant growth regulator, PGR）组成是决定性变量。两种细胞分裂素占优势的组合具有最广的跨物种有效性：BAP + NAA支持至少14个物种的愈伤诱导或芽再生，而ZEA + IAA在S. pimpinellifolium、S. peruvianum、S. nigrum及种间杂交种S. peruvianum × S. lycopersicum的芽起始中特别有效。在单个生长刺激物中，BAP是最广泛使用的细胞分裂素，而TDZ是高效的替代物，可在S. nigrum中1.5 mg/L浓度下诱导100%愈伤。生长素2,4-D主要用于愈伤诱导，而IBA或NAA是生根的标准选择，符合经典的Skoog–Miller模型。基因型接受度是另一个相关因素；再生效率最高且可重复的物种（S. nigrum、L. ruthenicum和P. pubescens）具有二倍体或较小基因组及先前组织培养适应性的特征。协议完整性是转化流程成功的先决条件；最成熟的体系（特别是S. nigrum和L. ruthenicum）在愈伤起始、芽器官发生、芽伸长、生根和微克隆繁殖的每个步骤都实现了高效率。相反，S. americanum、S. peruvianum和P. pruinosa中反复未能描述伸长和生根步骤，凸显了协议的结构性弱点。再生与转化效率由基因型、外植体发育状态、内源激素平衡、伤口反应能力以及细胞发生表观遗传和发育重编程的能力共同决定。转化能力并不总是与再生能力对应。
3.2 Species with the most mature biotechnology platforms
在八个物种中，Solanum nigrum和Physalis pubescens拥有最成熟且表征最充分的生物技术平台。S. nigrum受益于所有工作流程步骤最多的独立实验确认：来自多种外植体的高且可重复效率的愈伤诱导、跨多个实验室确认的高效芽再生（至少六种培养基成分上100%）、经确认的75–91.7%编辑效率、成功递送的大量转基因范围以及成功编辑的基因范围（SnMYB1、MULT、SnSP、CLV3、CLE9H、SnAN2、SnLazy1），表明其功能成熟。A. tumefaciens LBA4404和EHA105菌株配pAGM4723载体已被反复验证，为未来的生物工程提供了可靠起点。P. pubescens在转化实验中提及次数最多（36次），并具有可用的转化方法范围，包括农杆菌渗透、真空渗透、粒子轰击、农杆菌注射和农杆菌介导的稳定转化，使其成为瞬时和稳定表达研究的多功能平台。基于TRV2载体的VIGS方案建立促进了对大多数其他物种不可用的数据集规模的功能基因组学。S. pimpinellifolium拥有最广泛的基因编辑数据集（35次提及），编辑基因最广（15个独特位点），反映了其作为野生茄科与栽培番茄生物技术之间桥梁种的既定作用。L. ruthenicum拥有完善的愈伤和芽再生体系、可观的转化数据集（11次提及）及记录的基因编辑，最高编辑效率达95.45%，是新兴的日益成熟的平台。相比之下，S. americanum、S. peruvianum和P. pruinosa目前具有不成熟的平台，其特征是不完整的再生流程、有限的转化数据独立重复及最少或单篇发表的基因编辑证据。
3.3 Key genes and traits repeatedly emerging as targets for de novo domestication
对所有物种编辑基因列表的分析揭示了反复成为靶标的驯化相关遗传调控因子核心集合。植株结构和生长习性是最常修饰的性状类别（数据集中13次提及）。SP、SP5G、SnSP和Ppr-SP5G等基因分别是S. pimpinellifolium、S. nigrum、S. americanum和P. pruinosa中的优先靶标。SP家族基因的功能丧失突变经典地将无限生长转变为有限生长，这对机械收获和均匀坐果至关重要。果实大小和数量通过CLV3/WUS信号模块靶向，该模块控制分生组织大小，从而控制心皮数量和果实重量。CLV3在S. nigrum（作为CLV3 × CLE9H多重的一部分）、S. pimpinellifolium和P. grisea（Ppr-CLV1）中编辑。WUS编辑在S. pimpinellifolium中进一步调控该发育途径。在P. grisea中，MADS-box转录因子PgTAGL1、PgRIN、PgLIN和PgEJ2被编辑，导致果实大小和育性变化。与栽培番茄中果实重量直接相关的细胞数量调控因子FW2.2位点在L. ruthenicum中被编辑，数据集中的最高报告编辑效率为95.45%。花形态和育性是Physalis物种中的突出靶标。在P. grisea中，MADS-box花器官身份基因PgAN1、PgMPF2、PgMPF3、PgGLO2、PgDEF、PgTM6、PgGLO1和PgTAGL1在协调的多重实验中被编辑，产生花色、花器官身份和育性变化。在P. pubescens中，PFCRC基因被编辑导致花形态和育性变化。色素沉着和生化组成主要通过MYB型转录因子靶向。SnMYB1编辑在S. nigrum中以及SnAN2编辑改变了花青素积累和浆果颜色。S. nigrum和S. americanum用AcMYB110转基因的稳定转化产生了花青素含量升高和果实、果肉及花呈黑色的植株。LrMYB1和LrMYB94转化在L. ruthenicum中同样靶向花青素生物合成。花序结构和分枝由MULT位点控制，在S. nigrum和S. americanum中均被编辑。SnLazy1基因控制向地性反应并影响植株分枝角度。病害抗性主要通过瞬时表达和抗性基因转化来探索。在S. pimpinellifolium中，赋予细菌病原抗性的Rx4基因被成功转化和编辑。CRISPR编辑SpMlo1进一步说明了引入抗性基因和破坏感病基因以工程化植物病原抗性的双重策略。
3.4 Important knowledge gaps, major bottlenecks limiting transformation and gene editing, future directions of research
尽管所研究的茄科物种总体具有有利的再生背景，但若干相互关联的瓶颈反复限制了转化和基因组编辑实验的效率、可重复性和实际效用。基因型依赖的转化抗性是最基本的瓶颈，即许多基因型无法可预测地响应基于组织培养的转化协议。克服这一问题日益需要部署发育调控因子——在转化过程中瞬时表达时增强难转化基因型分生组织诱导、细胞增殖和芽形成的转录因子，包括WUS、BBM和GRF-GIF嵌合体。证据基础狭窄且缺乏独立重复：对于四个物种（P. grisea、P. pruinosa、P. pubescens和S. americanum），整个基因组编辑证据基础来自每个物种的单一发表。关键参数记录不完整：愈伤诱导效率对S. americanum、S. peruvianum缺失；芽再生效率对L. ruthenicum、S. americanum未报告；生根和微克隆繁殖对S. americanum完全未描述；外植体年龄在大多数S. peruvianum发表中提及。再生后步骤不发达代表了若干物种的结构性瓶颈：芽伸长仅在S. peruvianum的一篇文章中报告，生根仅在少数几篇关于S. peruvianum和S. pimpinellifolium的出版物中描述。转化方法的方法多样性有限：农杆菌介导转化占主导（S. nigrum中提及31次），而其他转化方法每种仅有少数报告。原生质体基础的递送仍未充分发展：尽管原生质体转化用于S. peruvianum（SpRDR6、SpSGS3、SpPR-1、SpProSys、SpMlo1的编辑），并有望通过RNP复合物实现无DNA编辑，但该物种或数据集中的任何物种均未报告系统的方案优化。大多数物种的基因编辑证据基础狭窄：对于P. grisea、P. pruinosa和P. pubescens，基因编辑结果仅来自每种一篇发表。多重编辑以同时改良性状仍处于早期阶段：尽管P. grisea提供了最先进的多重编辑实例，S. nigrum已展示了双突变和四突变体，但在单一转化体中对全部驯化相关位点（SP、CLV3、MULT、MYB-色素沉着、生物碱途径基因）的系统组合编辑尚未在任何物种中报道。野生物种特异性位点的性状-基因映射不完整：在S. nigrum（SnMYB1、SnAN2、SnLazy1、SnSP）和Physalis物种（PgER、Ppr-CLV1、Ppr-SP）中编辑的若干基因是物种特异性命名，其与已表征的番茄位点的功能等效性需要分子验证。将多组学方法与功能转化数据整合在当前文献中显著缺失：野生茄科物种的转录组、代谢组和蛋白质组数据集（特别是在胁迫条件下、果实发育期间和病原体反应期间）将加速靶标基因鉴定。编辑和转基因系的不完全表型表征限制了生物学解释：大多数发表未提及编辑效率，详细描述突变体表型（包括产量参数、生化组成变化及跨代稳定性）仅在少数发表中可用。田间评估编辑系代表了实验室概念验证与实用作物开发之间最关键的缺失环节：在所综述的文献中未鉴定出任何编辑的野生茄科品系的多环境农艺评估。
4 Conclusions
本综述分析了涉及愈伤组织诱导、芽再生、微克隆繁殖、遗传转化和基因编辑的124项实验研究，呈现了影响遗传转化和基因编辑效率的关键参数的比较评估，并专门聚焦于这八种茄科物种的应用。总共46个转基因被成功整合到茄科基因组中，45个基因被编辑，靶向植株结构和生长习性、果实品质及细菌和病毒抗性等性状。数据分析表明，野生茄科物种的愈伤组织诱导和芽再生主要起始于7–15日龄叶片外植体。用于愈伤诱导的生长刺激物组合为BAP + NAA、2,4-D、2,4-D + BAP；最高愈伤形成率（高达100%）在含BAP + NAA或2,4-D + BAP的培养基上获得。ZEA + IAA组合被证实对许多茄科物种的芽再生有效，在八种被调查物种中成功应用于三种和一种种间杂种：S. pimpinellifolium、S. peruvianum、S. nigrum及S. peruvianum × S. lycopersicum。遗传转化实验主要在S. nigrum、P. pubescens和S. peruvianum中进行，在全部八个物种中均有转化发生，主要使用7–15日龄叶片外植体和茎外植体。当LBA4404菌株（10.02%–100%）和EHA105（9.3%–100%）使用时获得最高转化百分比。被转移并整合到基因组中的46个基因包括AcMYB110、als、AtGA20ox1、AtPAP1、bar、cas、cry1A、DsRed2、gfp、gus、hyg、INFA2β、LrCHS、LUC、LrF3HPro、LrFLS、LrKUP8、LrMYB1、LrMYB94、LrTCP4、LrWRKY32、MmGAox1、MmGAox2、MPF1、MPF2、MPF3、nptII、P13、P5、PcGA2ox1、PDS、PF10、PF3、PF7、PFCRC、PFGLO1、PFGLO2、POS1、PpPDS、RFP、Ruby、Rx4、sgfp、STMAD16、wound-inducible tomato chymotrypsin inhibitor I及vir C。被编辑的45个基因包括APETALA2、CLE9H、CycB、DHNA、FAS（CLV3）、FW2、GGH、GGP1、HG18103、MULT(S)、O、PDS、PFCRC、PgAN1、PgDEF、PgEJ2、PgER、PgGLO1、PgGLO2、PgLIN、PgMPF2、PgMPF3、PgRIN、PgSP、PgTAG1、PgTAGL1、PgTM6、Ppr-CLV1、Ppr-SP、Ppr-SP5G、Rx4、SnS、SnAN2、SnLazy1、SnMYB1、SnSP、SP、SP5G、SpRDR6、SpSGS3、SpPR-1、SpProSys、SpMlo1、WUS、Y。基因编辑实验主要在S. pimpinellifolium和P. grisea中进行，主要使用14日龄子叶和叶片。使用根癌农杆菌LBA4404 pTC321和pTC603载体或pCAMBIA1300菌株（不同载体）及AtCas9或Cas9导致最高编辑效率（54.55%–100%）并获得敲除突变体。本综述强调的数据完整性和分析强调了其对推进未来研究的重要性，为阐明茄科内生物技术和农业的更广泛视角提供了坚实基础。
