MicroTom番茄(Solanum lycopersicum cv. ‘MicroTom’)是一种矮化模式植物, 因其具有较短的生命周期和清晰的遗传背景而广泛应用于植物基因功能研究。传统基于组培的MicroTom番茄遗传转化技术存在效率低、转化周期长及操作复杂等缺陷, 限制了该体系的应用。该研究以2周龄MicroTom实生苗为材料, 在切除顶端子叶与真叶后, 用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)菌液浸润下胚轴切口并诱导再生芽, 成功构建了一套高效的MicroTom番茄非组培遗传转化体系。结果显示, 切口处再生芽阳性率为28.6%, 4–5个月即可收获T0代番茄种子, T1代植株中外源基因表达比例达73.5%。与传统组培遗传转化体系相比, 该MicroTom番茄非组培转化体系转化效率显著提高, 转化时间短且操作流程简捷, 为番茄果实性状基因功能解析提供了高效的技术平台, 同时对加快番茄分子育种进程具有重要实践意义。

该文聚焦药用植物叶色突变体, 系统阐述其诱发途径、突变分子机制及特色应用, 凸显药用植物在次生代谢调控中的研究价值。叶色突变体是因基因突变致使叶绿素合成或降解异常, 进而导致叶片颜色改变的突变类型, 可依据苗期叶色、色素含量、遗传特性等进行分类。其诱发方式分为自发突变和人工诱发突变, 后者涵盖物理、化学和生物诱变, 各有优劣。在分子机制上, 叶绿素合成与降解关键基因突变导致色素代谢失衡, 叶绿体发育相关基因异常影响叶绿体结构与功能, 光合作用基因变异改变光能捕获与转化效率, 转录因子与光信号/激素通路协同调控叶色。在药用植物中, 叶色突变常伴随光合效率变化, 通过能量供应、碳氮分配及代谢前体共享, 重塑 “叶绿素代谢-次生代谢” 网络, 进而调控黄酮、萜类、生物碱等药用次生代谢产物的合成与积累。因此, 叶色突变体不仅是解析光合与叶绿体发育机制的工具, 还是挖掘药用成分合成调控网络的关键材料, 在功能基因组学研究、分子标记辅助育种及高活性成分药用种质创制中应用前景广阔。尽管叶色突变体研究已取得一定成果, 但仍面临突变体筛选效率低、部分基因功能不明、多组学数据整合不足等问题。未来需依托 CRISPR 基因编辑等技术, 结合多组学整合与人工智能筛选, 重点突破药用成分合成的光调控机制, 以期推动濒危物种遗传改良及高活性品种培育。

为研究大豆(Glycine max)株型发育形成的分子机制, 以大豆“Williams 82”为材料, 分别取长短日照下不同发育时期植株的顶芽和腋芽, 提取RNA后等量混合, 采用Gateway方法构建酵母双杂交核系统cDNA文库, 并对文库进行了转录本多样性分析。实验结果表明, 构建的文库库容为1.2×10⁷ CFU, 插入片段重组率达100%且平均长度大于1 000 bp, 包含29 170个基因, 符合建库的标准, 可用于后续酵母双杂交的筛选。以大豆开花期和株型重要调控因子SOC1a为诱饵, 构建pGBKT7-SOC1a诱饵蛋白表达载体, 经毒性和自激活活性检测后, 利用构建的大豆顶芽和腋芽cDNA文库进行筛选, 共获得32个阳性克隆。进一步通过DNA测序及BLAST比对和功能注释分析, 得到14个与SOC1a互作的候选蛋白。其中, 克隆了5个候选蛋白, 并将其编码基因构建到pGADT7载体上, 然后分别与pGBKT7-SOC1a进行一对一的回转验证, 实验结果显示其中2个候选蛋白与SOC1a发生互作。进一步通过免疫共沉淀和荧光素酶互补实验证明了SEP2蛋白和SOC1a蛋白的互作关系。综上, 本研究成功构建了大豆顶芽和腋芽酵母双杂交核系统cDNA文库, 鉴定到的与SOC1a互作的蛋白将为从分子水平探究SOC1a调控大豆株型发育的机制提供理论基础。

丛枝菌根真菌(AMF)能与约80%的陆生植物形成共生关系, 其通过根内独特的丛枝结构与宿主细胞紧密接触, 建立双向养分交换界面。这种互惠机制不仅增强了植物抗逆性, 还重塑了生态系统养分循环。与病原真菌类似, AMF的细胞壁也主要由几丁质和β-葡聚糖组成, 这些都是诱导宿主植物免疫反应的主要模式分子。菌根真菌如何有效的躲避宿主植物免疫反应目前尚不清晰, 但病原真菌分泌的效应蛋白被发现对抑制植物免疫反应具有重要作用。在丛枝菌根共生过程中, 大量效应蛋白被诱导表达, 这些效应蛋白可能也会抑制植物的免疫反应, 促进菌根真菌对宿主植物的侵染过程。本文对AMF效应蛋白的研究现状进行了阐述和总结, 并展望了未来研究方向与挑战。对效应蛋白的研究有助于阐明AMF对共生过程建立和维持的调控机理, 加深对互作双方的全面了解, 选育具有最适共生效率的菌株和植物品种, 促进农业可持续发展。