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高粱遗传转化研究进展

2024-02-01分类号:S514

【作者】韩立杰   才宏伟
【部门】河北开放大学  中国农业大学农学院  
【摘要】高粱是世界第五大粮食作物,可作为食用、饲用、酿造用和生物能源用。高粱遗传转化技术是高粱功能基因组学研究中必不可少的重要工具,同时,也可作为传统育种方法的重要补充。本文对近年来高粱遗传转化的研究进展进行总结,分析高粱遗传转化中存在的难题,并提出进一步的解决策略,以期为高粱遗传转化技术的进一步改良提供参考。通过对近年来50余篇高粱组织培养和遗传转化文献进行归纳总结。介绍用于遗传转化的高粱基因型、外植体来源、再生体系构建等方面的研究现状,对比电穿孔法、花粉管通道法、基因枪法和农杆菌介导法4种高粱遗传转化常用方法的优劣,总结遗传转化载体主要组成部分启动子、目的基因、选择标记基因和报告基因对转化效率的影响,阐述高粱遗传转化的应用现状,分析高粱遗传转化技术存在的主要瓶颈问题,研究对策措施。高粱基因型对组织培养有很大影响,以P898012和Tx430最为常用。基因枪法和农杆菌介导法是最常用的高粱遗传转化方法,且农杆菌介导法的优势逐渐显现。在载体构建中,CaMV35S启动子和ubi1启动子最为常用,抗生素抗性基因(nptII、hpt)、除草剂抗性基因(bar)和养分同化基因为常用的三大类选择标记基因。随着高粱遗传转化技术及CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术的不断发展,一些重要农艺性状基因被成功转入高粱。但基因型依赖性强、组织培养周期长、遗传转化稳定性差是限制高粱遗传转化的主要瓶颈,通过引入形态发生调节因子,直接进行体细胞发生,缩短了组织培养周期,提高了转化效率,扩大了外植体来源,高粱遗传转化技术取得重大突破。通过引入形态发生调节因子,采用切-浸-芽(CDB)递送系统等方式可进一步改良高粱遗传转化技术,结合CRISPR/Cas9基因编辑技术的应用,必将为高粱分子育种及相关基因功能鉴定提供重要的技术支撑。
【关键词】高粱  遗传转化  再生体系  转化方法  载体
【基金】国家自然科学基金(32072124)
【所属期刊栏目】中国农业科学
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