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山东农业大学:小葫芦基因研究找到了“金钥匙”
2021-04-13 科技日报

  原标题:分子育种新突破!小葫芦基因研究找到了“金钥匙”

  葫芦科作物包括西瓜、甜瓜、黄瓜、西葫芦等多种瓜类,是世界上重要的经济作物,明确不同基因在瓜类作物生长、发育、高产和抗病等过程中的作用,为利用分子育种技术改良作物品种提供科学指导,是当前的国际研究热点。但是葫芦科作物的遗传转化非常困难,有的无法进行,有的转化效率极低,导致相关研究进展缓慢,阻碍了定向育种的开展进度。

  4月份,植物科学领域国际著名学术刊物《植物生理学报》在线发表了山东农业大学植物保护学院李向东教授团队的最新研究成果。该成果构建了可应用于葫芦科作物基因和微RNA(miRNA)功能研究的病毒载体,为研究葫芦科作物基因功能提供了新工具。

  利用病毒载体沉默或者超量表达某个植物基因,进而明确该基因的功能是目前普遍应用的研究策略。烟草环斑病毒(TRSV)寄主范围广泛,能侵染葫芦科、豆科、茄科等54个科的300多种植物。李向东团队研发出基于TRSV的载体,可携带瓜类作物的特异性基因片段或miRNA,侵染黄瓜、甜瓜、西瓜和西葫芦后引起不同的表型。根据这些表型就可推断瓜类作物基因的功能。

  值得一提的是,这是首个应用于葫芦科作物研究miRNA功能的病毒载体。他们对TRSV载体进行改造,提高外源基因的表达量,利用该载体,就可通过超量表达某个基因来研究其功能。将绿色荧光蛋白基因插入TRSV载体后,在本氏烟及葫芦科作物植株上均能观察到非常强的绿色荧光,说明该载体可以高效表达外源基因。

  李向东教授向科技日报记者介绍,TRSV作为沉默载体能高效沉默葫芦科作物的内源基因,沉默效率高是其显著优势。作为超量表达载体,TRSV能承载3500bp的外源片段,可用来研究编码1000多个氨基酸的基因的功能。

  TRSV载体是葫芦科作物基因研究的一把“金钥匙”,可在葫芦科作物基因功能研究中广泛应用,将有力促进葫芦科作物的定向育种工作。

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