記者從中國農業科學院棉花研究所(以下簡稱“中棉所”)獲悉,該所棉花功能基因組創新團隊提出一種“一體化的雙組分病毒使用策略”,將雙質粒系統的棉花葉皺縮病毒、煙草脆裂病毒改造為單質粒系統,并將其拓展成為一個多功能的一體化植物病毒載體工具盒,為植物基因功能和基因編輯研究提供了便利。相關研究成果已在線發表于國際學術期刊《植物通訊》上。
據團隊首席科學家、中棉所研究員宋國立介紹,植物病毒表達載體在植物功能基因組學研究、分子育種方面發揮著重要作用。目前,實驗室常用的植物病毒載體多為雙組分或多組分,其基因組被克隆到不同的質粒中,分別轉化為農桿菌均勻混合后再使用。這種傳統的“混菌使用策略”增加了農桿菌操作的工作量,也阻礙了植物病毒表達載體在高通量基因功能驗證中的應用。
棉花功能基因組創新團隊首次提出了一種“一體化的雙組分病毒使用策略”,即將所有病毒組分置于單一質粒中并通過單一的T-DNA(轉移DNA)進行遞送,成功將病毒誘導的基因沉默(VIGS)雙組分病毒系統改造為一體化系統,如此一來,不僅簡化了雙組分病毒載體的使用,還表現出與原始雙組分病毒系統類似甚至更好的基因沉默效果。
VIGS是指通過改造病毒載體并插入目標基因的特定序列,當病毒侵染植物后,隨著病毒的復制和轉錄而特異性地誘導目標基因mRNA(信使RNA,攜帶有DNA上的遺傳信息,并能指導蛋白質的翻譯,行使其生物學功能)降解從而降低目標基因的表達。VIGS技術起效時間快、沉默效率高、操作成本低、便于高通量和應用植物范圍廣等特點,被越來越多地應用于不同作物的遺傳學研究中。
中棉所、三亞中國農業科學院國家南繁研究院博士生郝云飛說,“一體化的雙組分病毒使用策略”研究還創制了一套標準化的植物一體化雙組分病毒載體工具盒。該工具盒可用于病毒誘導的基因沉默研究、病毒介導的過表達、病毒輔助的瞬時表達和病毒介導的基因組編輯等。其研究結果不僅為病毒載體的簡化使用和開發提供了標準化方案,也為高通量病毒遞送技術的發展應用提供了技術支撐,助力分子育種研究。