生物所在玉米不依赖基因型的高效遗传转化体系方面取得重要进展

来源:农业生物技术研究中心
       近日,生物技术研究所玉米分子育种研究团队申请的国家发明专利“一种不依赖于玉米基因型的DNA导入方法”获得授权(专利号:ZL201910623296.5)。该方法突破了玉米遗传转化受限于基因型的瓶颈,使用最新的纳米技术,经花粉介导将纳米磁珠包被的外源DNA高效转入玉米,可以转化几乎所有商业化的玉米自交系,T1代植株外源基因表达效率可达7~18%,其中稳定遗传到T2代的效率约1.5%,拷贝数常见3~5个。


 
       玉米是世界上重要的农作物,也是我国第一大农作物。玉米的高效DNA导入技术是现代分子育种的重要手段。传统的玉米转基因方法严重受限于玉米基因型及组培体系,费时费力成本高。急需一种不依赖组培体系、不受基因型限制的玉米转基因方法。经过十多年的技术探索,我们建立了不依赖基因型的玉米新型高效转化体系。该转化体系采用带正电荷的磁性纳米颗粒作为基因载体与带负电荷的DNA结合,在磁场作用下,结合了DNA的磁性纳米颗粒通过花粉孔将DNA转运至玉米花粉中,并通过授粉和结实的自然生殖过程,实现目的基因的导入。本发明可实现目的基因在所有玉米中的高效导入和瞬时及稳定表达,突破了当前基于组织培养的主流玉米基因导入方法受限于极少数受体材料、导入效率低、操作繁琐等瓶颈问题。该转化体系的操作流程如下图:


       该方法体系的建立为现代分子育种提供重要技术支撑:(1)利用玉米开花结实的自然生殖过程,对受体材料和环境条件影响小,节省人力物力,成本低廉;(2)该转染方法操作快捷,从收集玉米花粉到完成转染并授粉的整个过程可在1~2小时完成,极大限度的保持了玉米花粉的活力,有利于提高转化结实率,获得大量可供筛选的转化后代;(3)该方法简便高效,仅需提供既定磁场即可完成转化,无需昂贵的仪器设备,可在田间和基地实现大规模玉米转化。