舜丰突破！新型·极简·无组培递送系统

近日，舜丰生物研发团队向世界展示了一种无需组织培养过程，且极其简便、高效的植物遗传修饰技术，并在草本、藤本、木本等多个物种中实现了遗传修饰或基因编辑工具的递送以及稳定遗传修饰植株的创制。使用该技术，人类有望对自然界成千上万种高等植物进行定向生物育种。

这一成果题为“Cut-dip-budding delivery system enables genetic modifications in plants without tissue culture”在国际重要影响力的期刊《The Innovation》在线发表。

山东舜丰生物项目研发经理谢洪涛博士为论文共同第一作者，舜丰生物首席专家顾问朱健康院士、CTO李国甫为论文共同通讯作者。本研究主要在舜丰生物植物基因编辑公共技术平台上完成。利用简便、高效的CDB递送系统， 舜丰生物成功获得了多种甘薯淀粉合成酶基因编辑改良的甘薯，具体介绍如下：

文章开创新性地提出了Cut-dip-budding（CDB）递送方法，首先在有重要经济价值的产胶植物—橡胶草和重要的粮食作物—甘薯中成功验证了CDB递送方法。

CDB递送方法以较少的外植体，通过简单的植物切断（cut）-沾菌（dip）-长根后生芽（budding）操作，用携带遗传修饰工具的发根农杆菌浸染切断的橡胶草和甘薯苗，利用其产生的遗传修饰根容易长出遗传修饰芽的特性实现了遗传修饰芽的再生（Budding）获得了大量的稳定的遗传修饰植株（图2）。

图2.橡胶草和甘薯的遗传转化和PDS纯合白化编辑植株

通过CDB递送系统，作者成功地对11个甘薯品种（包括紫薯）实现了遗传修饰（图3）。同时，该递送方法能够将基因编辑工具递送到植物细胞中并再生出基因编辑修饰的芽。

图3.多个甘薯品种被遗传转化，表达绿色荧光蛋白

木本植物和草本植物，尤其是一些具有重要药用价值的植物，遗传转化瓶颈限制了对其的研究和应用。团队利用CDB递送系统，成功地对三种木本植物椿树、楤木、臭茉莉和一种豆科牧草植物小冠花实现了稳定高效的遗传修饰（图4）。

图4.CDB递送系统在木本植物（椿树、楤木、臭茉莉）、豆科牧草植物（小冠花）中的应用

我与作者面对面#

无需组织培养的植物遗传修饰工具递送系统适用于哪些植物?如何操作？又有什么重大意义呢？今天，小编邀请到论文第一作者舜丰生物谢洪涛博士一同讨论这个神奇的CDB递送系统。

Q1、都有哪些植物可以利用这个系统实现遗传转化和基因编辑呢？

谢博士：目前这个技术适用于具有根蘖性（根在自然生长的情况下，或将根切段培养后可以直接再生芽）的植物，我们利用这个技术在粮食作物甘薯中实现了简单高效的遗传修饰和基因编辑。同时，据我们的了解，很多植物都具有根生芽的特性，包括一些蔬菜和很多药用植物，建议大家可以先对研究对象进行发育观察，确定是否有根蘖性，这样可以更好判断这个技术的适用性。

Q2、该方法所用的菌株和载体是否有什么特殊的地方？操作上有什么需要注意的呢？

谢博士：CDB方法需要使用发根农杆菌菌株诱导植物切口处产生遗传修饰的根。操作上是极其简化的，类似于拟南芥沾花一样，不需要植物组织培养过程，只需提供给植物正常的生长条件即可。

Q3、本技术对于次生代谢物特别多的植物可行么？

谢博士：我们的这个技术是基于根再生芽的特性，是植物自身的一种发育现象。因此，不存在次生代谢物对植物再生的影响。除此以外，利用该系统可以扩大植物遗传改良的物种数量，可以改良具有特殊次生代谢物的植物，为我们提供更多资源。

Q4、您认为本技术的研究有什么重大意义？

谢博士：自然界中有37万多种高等植物，目前只有少数植物中的少数品种可以通过遗传转化和组织培养的方式实现遗传改良。CDB递送系统的诞生，将加速人类在植物功能基因研究和定向生物育种的进程。有了该技术，科研人员只需要定制一个工程化的农杆菌菌株，按照该方法通过3-5分钟的简单操作，就可以定向创制大量的基因工程修饰的植物材料或新种质。这也意味着精准的基因编辑育种等生物育种技术可以拓展应用到更多物种和品种，给整个生物育种产业化快速发展带来新契机、新动能。