Tropical Plants | 江西农业大学农学院周庆红教授课题组构建病毒诱导芋基因沉默系统
文摘
三农
2024-09-14 11:33
江苏
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芋为天南星科芋属的一种热带和亚热带作物，常作为食品、蔬菜和工业加工原料，经济效益高。芋因其含有丰富的粘液蛋白、多糖、维生素、矿物质元素等多种生理活性物质，已被用于缓解人体多种亚健康症状。近年来，芋及其制品因其独特的营养价值和保健功能受到消费者的青睐，对新品种也提出了更高的要求，明确基因功能将为培育优质新品种奠定基础。然而，芋遗传转化体系尚不稳定，这阻碍了基因功能的验证，极大地限制了芋优质种质资源的利用。病毒诱导基因沉默（VIGS）具有稳定、高效、简单、低成本、高通量、周期短等优点，在芋中建立稳健的VIGS系统可极大地促进种质资源的利用，对芋的改良和育种具有重要的推动作用。
2024年9月，Tropical Plants 在线发表了江西农业大学农学院周庆红教授课题组题为Construction and application of virus-induced gene silencing system in taro 的研究论文。
本文首先以烟草花叶病毒（TRV）为载体，芋CePDS 基因为指示基因，以芋为研究对象，构建了芋的VIGS体系；为了验证了该系统的稳健性，对CeTCP14 基因进行病毒诱导沉默，初步明确其在芋中的功能。首先，以赣芋1号为试验材料，以CePDS 为指示基因，使用OD600= 0.6的菌液进行侵染，采用叶片注射法构建芋VIGS体系，沉默植株率为12.23%，CePDS 表达量较对照降低59.34% ~
77.18%，叶绿素含量降低37.80% ~ 56.11%。接着对菌液浓度和侵染方式进行了优化，在OD600= 1.0时，叶片注射的沉默株率显著提高，达到27.77%，但叶片注射与球茎真空处理的沉默株率差异不显著。进一步以赣芋2号为试材，采用菌液OD600 = 1.0和球茎真空处理对CeTCP14 基因进行沉默，沉默株率为20%，CeTCP14 表达量为对照的43.94% ~ 63.34%，且淀粉含量显著降低，为对照的70.88% ~ 80.61%。综上所述，基于TRV的VIGS系统在芋中是有效的。菌液浓度是影响VIGS系统的关键因素，沉默CeTCP14 可以影响芋球茎中淀粉的积累。该系统的建立为后续基因功能的快速验证奠定了良好的基础。
图1 VIGS体系在芋中的应用模式
江西农业大学薯芋种质创新与利用团队拥有固定研究人员9人，近年来围绕芋品种资源挖掘利用，高效育种新技术研发，优异种质创制及优质高效新品种选育，种芋脱毒及安全种苗繁育、轻简高效栽培等方面开展了系统研究，育成芋优质高效新品种6个、授权国家发明专利4项、制定江西省地方标准5项、发表高水平研究论文多篇。该研究获得了国家自然科学基金（32060683）和江西省自然科学基金青年项目（20224BAB215025）的资助。
