近日，Horticultural Plant Journal在线发表了吉林农业大学中药材学院人参工程研究中心题为“Development of a transient expression system for Panax ginseng based on protoplast isolation from its embryoids (基于人参胚状体的原生质体分离及瞬时表达体系建立)”的研究。
人参是宝贵的中药资源，具有极高的的药用和经济价值。人参生长周期长、基因组复杂、转化困难等现状仍制约其生物学研究的进程，因此需要一种简单而高效的转基因体系缓解人参基础研究薄弱的现状。原生质体介导的瞬时表达系统是一种高效、便捷的基因和蛋白分析工具，能有效缓解人参转化体系缺乏的困境。目前，未见关于人参瞬时转化体系的系统化研究。
胚状体具有单细胞起源、分化迅速、遗传稳定性高等优点，是植物遗传转化的良好受体。本研究基于组织培养技术，通过调节外源激素获得人参胚状体，并将其作为酶解起始材料建立高产量、高活力原生质体的分离体系。聚乙二醇（PEG）介导的原生质体转化具有易操作、低成本、效率高等特点，为了提高对人参细胞的转化效率，着重探究了PEG浓度及作用时间对基因表达的影响。在此基础上，结合荧光定量、免疫印迹、亚细胞定位及流式细胞分选等手段，从多方面验证该系统对基因表达和蛋白研究的适用性。
（1）体细胞胚在含2％（W/V）纤维素酶和0.5%（W/V）果胶酶，0.7 M甘露醇的体系中酶解效果较优，原生质体产量>107个/mL，有活力细胞占比超过90％。
（2）向转化体系中添加40％ PEG，作用时间设置为15 min时，基因在人参胚状体细胞的表达效率较高。
（3）LEA2亚族成员PgLEA2-50在原生质体中的瞬时表达可从基因表达及蛋白积累两个层面被验证，且人参内源的亚细胞定位结果表明细胞质是目的基因的主要作用部位。
（4）基于不同类群原生质体的光散射及荧光特征，利用流式细胞术对其进行定性和定量，在流式分选的作用下绿色荧光蛋白（GFP）表达的阳性细胞被富集。
本研究建立了人参胚性细胞的瞬时表达体系，并验证了该系统在基因至蛋白表达及亚细胞定位中的可行性，缓解了人参基因转化困难的现状，同时为人参功能基因研究和作用机制解析奠定基础。结合流式细胞术的应用，可为阳性细胞的鉴定和基因编辑等领域的研究提供精准高效的方法。
王琪为该论文的第一作者，王英平，张健和雷秀娟为该文的通信作者。人参工程研究中心研究组参与了本研究。
该研究获得国家自然科学基金项目-人参重要产量和品质性状遗传解析及分子设计育种基础研究的资助。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468014124001651
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期刊简介
Horticultural Plant Journal是由中国园艺学会、中国农业科学院蔬菜花卉研究所、中国农业科学技术出版社有限公司主办的英文学术期刊。刊载关于园艺作物种质资源、遗传育种、栽培技术、生理生化、基因组学、生物技术、植物保护、采后处理与利用等原创性研究论文、研究简报及综述等。HPJ已被SCIE、Scopus、BA & BP、DOAJ、CAB Abstracts、Food Science and Technology Abstract、CNKI、CSCD、CSTPCD等国内外多个重要数据库收录，论文在SD网络出版平台实现全文开放获取和在线预出版。2023年最新影响因子5.7，园艺学科Q1区,植物学科Q1区。2023年中科院期刊分区（升级版）：在农林科学类位于1区，植物科学类位于1区。
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