揭秘玉米农杆菌侵染关键基因，助力作物高效遗传转化

为克服玉米农杆菌介导转化的基因型依赖，研究人员结合多种技术，鉴定关键基因，建立高效转化体系。

　　遗传转化是探究作物基因功能、推进分子育种的关键工具，农杆菌介导的转化（Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation）是植物基因改造的主要方法。然而，这种方法在玉米中存在显著的基因型依赖性。因此，为了克服这些限制，研究人员结合动态转录组分析和全基因组关联研究（GWAS），以鉴定控制玉米未成熟胚农杆菌侵染频率（AIF）的关键基因。对农杆菌侵染的胚进行转录组分析，在 18 - 599R（低 AIF）和 A188（高 AIF）中分别发现了 8483 个和 1580 个基因型特异性响应基因。加权基因共表达网络分析（WGCNA）进一步揭示了相应品系中分别有 5 个和 7 个阶段特异性共表达模块。基于一种自主开发的 AIF 定量方法，GWAS 在多种环境下揭示了 30 个与 AIF 相关的单核苷酸多态性和 315 个候选基因。GWAS 和 WGCNA 的整合进一步确定了 A188 中 12 个与高 AIF 相关的关键基因，其中，编码富含羟脯氨酸糖蛋白的 ZmHRGP 基因，经功能验证是未成熟胚 AIF 的关键因子。敲除 ZmHRGP 基因后，成功为 18 - 599R 品系建立了高效的遗传转化体系，转化频率约为 80%。此外，瞬时降低 ZmHRGP 基因的表达显著提高了玉米愈伤组织和叶片的 AIF。总体而言，这些研究结果增进了人们对控制农杆菌侵染的植物因子的理解，有助于开发更高效的作物农杆菌介导转化系统。