高效毛根转化系统在玫瑰蛋白互作与基因编辑分析中的应用与优化

为解决玫瑰遗传转化效率低、品种依赖性强等问题，中国农业大学团队开发了基于农杆菌介导的毛根转化系统(HRTS)，通过优化湿度条件(75%)和选用K599菌株，将转化周期缩短至30天，最高效率达74.1%。该系统成功应用于双分子荧光互补(BiFC)分析和CRISPR/Cas9基因组编辑，为蔷薇属植物基因功能研究提供了高效工具。

　　

玫瑰作为全球最重要的观赏作物之一，其复杂的基因组和低效的遗传转化技术长期制约着基因功能研究。传统农杆菌介导的稳定遗传转化需要长达6个月的体细胞胚胎诱导，且转化率不足10%，更棘手的是不同品种间转化效率差异显著。这些技术瓶颈使得玫瑰在分子育种和功能基因组学研究领域远落后于模式植物。

中国农业大学观赏园艺系的研究人员突破性地建立了一套高效的毛根转化系统(HRTS)。该系统创新性地结合绿色荧光蛋白(GFP)和新型可视化标记RUBY（一种通过酪氨酸合成甜菜红素的报告基因），在75%相对湿度和K599菌株条件下，仅需30天即可获得转化效率高达74.1%的转基因毛根。值得注意的是，该系统成功跨越了倍性障碍，在二倍体品种'Old Blush'、'Slater’s Crimson China'和四倍体'Samantha'中均表现稳定，其中'Samantha'的转化效率最高达65.9%。

研究采用真空渗透法处理茎段和叶片外植体，通过RT-PCR和共聚焦显微镜验证转化效率。关键技术包括：双报告基因标记筛选、BiFC验证BAK1-AGG3蛋白互作、基于AtU6-26/29启动子的sgRNA表达盒设计，以及Sanger测序检测RhPDS基因编辑效率。

在结果部分，3.1章节显示通过GFP和RUBY双标记验证，转基因毛根诱导率可达58.6%。3.2章节的优化实验表明，75%湿度环境下根再生率比35%湿度提高94%，K599菌株的转化效率(74.1%)显著优于MSU440和C58C1。3.3章节首次在玫瑰中实现BAK1-nEYFP与AGG3-cEYFP的膜定位互作验证。3.4章节则证实HRTS可高效评估sgRNA效率，在RhPDS靶点产生62%的编辑效率，出现核苷酸缺失/插入等多种突变类型。

这项发表于《Horticultural Plant Journal》的研究具有三重突破意义：其一，建立了首个适用于多倍体玫瑰的快速转化平台，将周期从数月缩短至30天；其二，创新性地将BiFC和CRISPR/Cas9技术整合到毛根系统中，为蛋白互作研究和基因编辑预筛选提供新范式；其三，RUBY可视化标记的应用大幅降低了转基因鉴定成本。该技术体系有望推动蔷薇属植物从传统育种向精准分子设计的转型，为观赏性状的遗传改良提供关键技术支撑。