在實踐中突破自我，在積累中收獲碩果。近年來，我院生物所玉米分子育種團隊立足崗位，潛心鉆研，踐行應(yīng)用基礎(chǔ)研究精益理念，獨辟蹊徑，創(chuàng)建具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的全新玉米遺傳轉(zhuǎn)化方法“納米磁珠介導(dǎo)的不依賴基因型的玉米新型高效轉(zhuǎn)化體系”。該方法探明了維持花粉活力和花粉萌發(fā)孔打開的最佳條件，突破了玉米遺傳轉(zhuǎn)化過程中“依賴組培體系，嚴(yán)重受基因型限制”的瓶頸問題，達(dá)到國際先進(jìn)國內(nèi)領(lǐng)先的水平。
突破技術(shù)瓶頸
解決兩個關(guān)鍵技術(shù)問題
新型玉米遺傳轉(zhuǎn)化體系解決了遺傳轉(zhuǎn)化過程中的兩個關(guān)鍵技術(shù)問題：第一，花粉預(yù)處理及轉(zhuǎn)化的整個過程均在低溫（8℃）條件下進(jìn)行，保持了花粉的活力，為保證授粉后玉米的結(jié)實率提供了保障；第二，使用轉(zhuǎn)化液8℃條件下預(yù)處理花粉10分鐘，在保持花粉活力的前提下，大幅提高花粉萌發(fā)孔打開的效率（達(dá)到40-70%）。成果發(fā)表高水平論文一篇：Efficient and genotype independent mai
ze transformation using pollen transfect
ed by DNA-coated magnetic nanopartic
les. Journal of Integrative Plant Biology, 2022, 64: 1145–1156.（中科院1區(qū)TOP期刊，影響因子9.1）。論文的發(fā)表受到國內(nèi)外眾多學(xué)者和科技日報等媒體關(guān)注。
圖1 花粉萌發(fā)孔的打開是外源基因成功導(dǎo)入花粉和幼胚的關(guān)鍵
A. 關(guān)閉狀態(tài)的花粉萌發(fā)孔；B. 打開狀態(tài)的花粉萌發(fā)孔；C-F. 以紅色熒光蛋白基因RFP為報告基因，檢測不同條件下花粉的轉(zhuǎn)化效率；G-H. 以GUS為報告基因檢測不同條件下，幼胚轉(zhuǎn)化效率。
技術(shù)不斷提質(zhì)升級
打破技術(shù)和產(chǎn)品卡脖子問題
在技術(shù)研發(fā)過程中，團隊不斷優(yōu)化提升技術(shù)關(guān)鍵節(jié)點。納米磁珠作為本技術(shù)的重要媒介，依賴進(jìn)口，貨源和貨期都難保證，很容易被“卡脖子”。經(jīng)團隊多年試驗，找到納米磁珠替代產(chǎn)品和技術(shù)，即：采用PEG介導(dǎo)制備轉(zhuǎn)基因玉米花粉的方法，使用國產(chǎn)化學(xué)試劑，性能穩(wěn)定、價格低廉，平均轉(zhuǎn)化每穗玉米使用PEG成本在1元左右，具有更廣泛的適用性。相關(guān)技術(shù)已獲得國家發(fā)明專利三項并已申請PCT專利：(1)、一種不依賴于玉米基因型的DNA導(dǎo)入方法，ZL201910623296.5；(2)、一種改良的玉米花粉磁轉(zhuǎn)染方法，ZL202111418727.8；(3)、一種制備轉(zhuǎn)基因玉米花粉的方法及其使用的試劑盒，ZL202210532986.1。
圖2 相關(guān)獲得授權(quán)的專利
技術(shù)推廣轉(zhuǎn)化
為生物育種企業(yè)及高校
科研院所提供技術(shù)服務(wù)
系列專利和技術(shù)體系完成了第一批成果轉(zhuǎn)化120萬元，為生物育種企業(yè)在玉米基因編輯結(jié)合單倍體育種方面提供技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)。生物育種過程中，無論是常規(guī)的轉(zhuǎn)基因育種還是基因編輯育種，將外源基因遞送到生物體的過程，都離不開DNA高效導(dǎo)入技術(shù)。已經(jīng)報道的玉米單倍體介導(dǎo)的基因編輯育種，無論是HI-Edit技術(shù)，還是IMGE技術(shù)，技術(shù)難點都在“將外源基因遞送到生物體”的過程，因為受到基因型的限制，仍需要多年多代的回交轉(zhuǎn)育過程，時間長成本高。本重大技術(shù)成功解決了這些技術(shù)難點，將為育種企業(yè)節(jié)約大量人力物力，大大降低生物育種的成本。該重大技術(shù)的建立，為其它農(nóng)作物如小麥、高粱、花卉、瓜菜及果樹生物育種帶來曙光，吸引國內(nèi)外高校、科研院所和國內(nèi)外企業(yè)使用該技術(shù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，團隊為大家提供技術(shù)指導(dǎo)，并提供相關(guān)研究材料如實驗載體、熒光報告基因等。
工作展望
技術(shù)更新迭代永無止境。研究團隊將在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)上，踔厲奮發(fā)，對該技術(shù)升級突破，拓展該技術(shù)在玉米基因編輯結(jié)合單倍體育種中的應(yīng)用，加快利用分子育種獲得玉米新品種進(jìn)程。在不遠(yuǎn)的將來，該方法有望在不同的植物中得到推廣，同時，該方法將極大提高品種精準(zhǔn)定向改良的效率。
（來源：生物所）
