上海交通大学、崖州湾国家实验室唐克轩教授团队在番茄中建立了新型高效瞬时表达系统

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2024-08-16 11:26:46

来源：万柏生物

2024年8月，上海交通大学与崖州湾国家实验室合作，在《Horticulture Research》上发表了“Improvement and application of vacuum-infiltration system in tomato”关于番茄的重要研究。唐克轩教授团队成功构建了基于真空侵染的高效瞬时表达系统（ETES），实现了番茄中基因的快速导入与表达。该系统不仅简化了基因操作，还加速了合成生物学元件的筛选，为番茄遗传改良开辟了新途径。

尤为突出的是，研究首次在番茄中异源合成了高价值天然产物灯盏乙素，展示了ETES在药物与天然产物生产中的巨大潜力。博士生姚行浩作为第一作者，展现了青年科研力量的崛起，而唐克轩教授的领导则为研究成功奠定了坚实基础。

这一成果不仅推动了植物合成生物学的发展，也为农业生物技术的未来应用开启了新篇章，预示着更高效、更环保的作物改良与药物生产方式即将到来。该研究得到了National Key R&D Program of China (grant number: 2018YFA0900600), and the Bill & Melinda Gates Foundation (grant number: INV-027291)项目的支持。

番茄是植物合成生物学研究的优良底盘之一。然而，以番茄为底盘的合成生物学研究大多数是建立在获取转基因植株的基础上，这一过程无疑是漫长、费时、费力的。此外，由于缺乏高效的元件挖掘平台，导致适用于番茄底盘的合成生物学元件匮乏，使得番茄合成生物学研究进展缓慢。因此，开发高效的元件筛选平台对于推动番茄合成生物学发展具有重要意义。

与稳定转化相比，植物瞬时表达策略不涉及繁琐的组织培养，在3-5天内即可得到结果，尤其适用于难以建立再生系统和生长周期长的物种。

然而，这种方法的转化效率取决于叶片的特性。角质和蜡质层厚、气孔密度低或气孔孔径小、叶脉网络排列复杂、叶片组织整体脆弱、叶片内细胞间隙小，往往会导致注射侵染的效率低。同样地，番茄叶片和果实特殊的拓扑结构（组织紧密度、内部压力及叶脉分布方式等），也使得传统的注射侵染效果不佳。

为了解决这一问题，本研究在番茄中首次建立基于真空侵染的高效瞬时表达系统，助力了番茄功能基因表征和植物合成生物学研究。

本研究中使用了与我公司联合开发的植物真空转化装置（PTS-50）。