中央财政经费5000万元！北京科学家聚焦“卡脖子”技术，成果引发国际关注！

日前，北京林业大学生物科学与技术学院康向阳教授团队提出了一种提高植物遗传转化效率的方法，研究成果以“Effect of a suitable treatment period on the genetic transformation efficiency of the plant leaf disc method”为题，发表在国际期刊Plant Methods（一区）。北京林业大学康向阳教授为论文通讯作者，博士研究生夏宇飞为论文第一作者，中国林科院林木遗传育种全国重点实验室曹媛高级实验师，北京林业大学博士研究生任勇谕、凌傲宇，以及博士后杜康、李赟讲师、杨珺讲师等参与了研究相关工作。

• 康向阳，北京林业大学生物科学与技术学院教授。国家级重点学科林木遗传育种学科负责人，中国林学会林木遗传育种分会副主任。截至2022年11月，获国家植物新品种权17项，授权发明专利11项，出版专著2部，发表高水平论文140余篇；国家杨树良种“北林雄株1号”“北林雄株2号”以及“京仲1号”等8个杜仲三倍体新品种已开始大规模推广应用；获国家科技进步二等奖1项，中国林业青年科技奖、北京市师德先进个人、全国优秀博士论文指导教师等。

Plant Methods是一本面向植物研究社区的开放获取、同行评议的在线期刊，涵盖了植物科学技术创新的所有方面。

利用农杆菌介导的叶盘法遗传转化是实现植物转基因或基因编辑的重要途径。虽然相关技术研究已有半个多世纪的历程，但遗传转化率不高且不稳定仍然是限制植物分子设计育种的一项关键“卡脖子”技术问题。

该论文探讨了适宜处理期对植物叶盘法遗传转化效率的影响，提出了最佳遗传转化时期的判别方法和特征，即受体材料诱导不定芽原基细胞进入第一次有丝分裂S期的比率最高时的判别方法及其特征等，可有效指导植物高效、稳定遗传转化。

研究表明，遗传转化发生在S期细胞。在离体培养条件下，不同物种、同物种不同基因型、同基因型不同外植体的不定芽原基细胞发生发育进程均存在一定的差异，表明在不同的离体培养条件下，不同受体材料的遗传转化最佳时期也一定存在差异。因此明确受体材料的适宜处理时期并适时施加遗传转化，可能是获得稳定而高效的遗传转化率的关键。

该研究以银腺杨84K和烟草为材料，就不同受体材料细胞发育状态与遗传转化效率的关系进行了探索，发现最佳转化时期的外植体都有一定的形态学、细胞学特征，EdU染色和流式细胞仪检测S期的细胞比率最高，荧光定量PCR检测S期关键基因CDKB1;2,CDKD1;1和CYCD6;1的表达量也达到最高值等（图1-A,B,C）；并证明在外植体培养至不定芽原基细胞发生比率最高且发育至S期时，适时施加遗传转化可获得高效且稳定的遗传转化率。

图1 杨树叶片（A）、茎段（B）和烟草叶片（C）适宜遗传转化时期特征

该研究成果隶属于“十四五”国家重点研发计划项目“林木基因组编辑技术研究（2021YFD2200100）”。

建校以来，北京林业大学在林木遗传育种领域深耕细作，建有林木育种与生态修复国家工程研究中心等多个高端科研平台，积淀了雄厚的历史底蕴，打造了一批国际一流的林木分子设计育种创新团队，取得了一批卓越的研究成果。

其中，“林木基因组编辑技术研究”项目为“十四五”国家重点研发计划“林业种质资源培育与质量提升”重点专项首批启动的项目之一，由北京林业大学生物科学与技术学院康向阳教授牵头，北京林业大学联合中国林科院、中国林科院林业研究所、东北林业大学、南京林业大学、河北农业大学、中科院遗传与发育生物学研究所、中国林科院热带林业研究所等单位共同承担，获批中央财政经费5000万元。该项目针对限制林木突破性品种创制效率等基因组编辑技术瓶颈，研究突破林木良种和优良亲本的高效遗传转化、基因编辑和多倍体诱导技术，显著提升林木育种效率，实现林木优异种质精准高效创制。

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素材来源：北京林业大学绿色新闻网、林木育种与生态修复国家工程中心