2024年8月，上海交通大學與崖州灣國家實驗室合作，在《Horticulture Research》上發(fā)表了“Improvement and application of vacuum-infiltration system in tomato"關于番茄的重要研究。唐克軒教授團隊成功構建了基于真空侵染的高效瞬時表達系統(tǒng)（ETES），實現(xiàn)了番茄中基因的快速導入與表達。該系統(tǒng)不僅簡化了基因操作，還加速了合成生物學元件的篩選，為番茄遺傳改良開辟了新途徑。
尤為突出的是，研究shou次在番茄中異源合成了高價值天然產(chǎn)物燈盞乙素，展示了ETES在藥物與天然產(chǎn)物生產(chǎn)中的巨大潛力。博士生姚行浩作為第一作者，展現(xiàn)了青年科研力量的崛起，而唐克軒教授的領導則為研究成功奠定了堅實基礎。
這一成果不僅推動了植物合成生物學的發(fā)展，也為農(nóng)業(yè)生物技術的未來應用開啟了新篇章，預示著更高效、更環(huán)保的作物改良與藥物生產(chǎn)方式即將到來。該研究得到了National Key R&D Program of China (grant number: 2018YFA0900600), and the Bill & Melinda Gates Foundation (grant number: INV-027291)項目的支持。
番茄是植物合成生物學研究的優(yōu)良底盤之一。然而，以番茄為底盤的合成生物學研究大多數(shù)是建立在獲取轉基因植株的基礎上，這一過程無疑是漫長、費時、費力的。此外，由于缺乏高效的元件挖掘平臺，導致適用于番茄底盤的合成生物學元件匱乏，使得番茄合成生物學研究進展緩慢。因此，開發(fā)高效的元件篩選平臺對于推動番茄合成生物學發(fā)展具有重要意義。
與穩(wěn)定轉化相比，植物瞬時表達策略不涉及繁瑣的組織培養(yǎng)，在3-5天內(nèi)即可得到結果，尤其適用于難以建立再生系統(tǒng)和生長周期長的物種。
然而，這種方法的轉化效率取決于葉片的特性。角質(zhì)和蠟質(zhì)層厚、氣孔密度低或氣孔孔徑小、葉脈網(wǎng)絡排列復雜、葉片組織整體脆弱、葉片內(nèi)細胞間隙小，往往會導致注射侵染的效率低。同樣地，番茄葉片和果實特殊的拓撲結構（組織緊密度、內(nèi)部壓力及葉脈分布方式等），也使得傳統(tǒng)的注射侵染效果不佳。
為了解決這一問題，本研究在番茄中shou次建立基于真空侵染的高效瞬時表達系統(tǒng)，助力了番茄功能基因表征和植物合成生物學研究。
本研究中使用了與我公司聯(lián)合開發(fā)的植物真空轉化裝置（PTS-50）。
論文作者介紹
唐克軒教授團隊
第一作者姚行浩博士
唐克軒教授
歐洲科學院院士
歐洲科學與藝術學院院士
英國huang家藝術學會會士 FRSA
英國huang家生物學會會士 FRSB
上海交通大學植物生物技術研究中心主任
復旦-交大-諾丁漢植物生物技術研發(fā)中心主任
上海交通大學特聘教授
崖州灣國家實驗室shou席科學家
實驗器材
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