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(zi)育種團隊立足(zu)崗位，潛心鉆(zhan)研，踐行應用(yong)基(ji)礎研究精益(yi)理念，獨辟(pi)蹊徑，創(chuang)建具有(you)我國自主知(zhi)識產(chan)權的(de)全新玉(yu)米(mi)(mi)遺傳轉(zhuan)(zhuan)化方(fang)(fang)法(fa)“納米(mi)(mi)磁珠介(jie)導的(de)不依賴(lai)基(ji)因型的(de)玉(yu)米(mi)(mi)新型高效轉(zhuan)(zhuan)化體系(xi)”。該(gai)方(fang)(fang)法(fa)探明了維(wei)持花(hua)粉活力和花(hua)粉萌發孔(kong)打開的(de)最佳條件，突破了玉(yu)米(mi)(mi)遺傳轉(zhuan)(zhuan)化過程中“依賴(lai)組(zu)培體系(xi)，嚴重受基(ji)因型限制(zhi)”的(de)瓶頸問題(ti)，達到國際先進國內領先的(de)水平。

      突破技術瓶頸

      解決兩個關鍵技術問題

      新型玉米(mi)遺傳(chuan)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)體系解決了遺傳(chuan)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)過程中(zhong)的(de)兩個關鍵技術問題(ti)：第(di)一，花(hua)粉(fen)預處理及轉(zhuan)(zhuan)化(hua)的(de)整個過程均在低溫（8℃）條(tiao)件(jian)下(xia)(xia)進行(xing)，保持了花(hua)粉(fen)的(de)活力，為保證(zheng)授粉(fen)后玉米(mi)的(de)結實(shi)率提供(gong)了保障；第(di)二，使用轉(zhuan)(zhuan)化(hua)液8℃條(tiao)件(jian)下(xia)(xia)預處理花(hua)粉(fen)10分鐘，在保持花(hua)粉(fen)活力的(de)前提下(xia)(xia)，大幅提高花(hua)粉(fen)萌發(fa)孔打(da)開(kai)的(de)效(xiao)率（達到40-70%）。成果(guo)發(fa)表(biao)高水平論文(wen)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TOP期刊，影響因子9.1）。論文的發表受到國內外眾多學者和科技日報等媒體關注。

圖1 花粉(fen)萌發孔的打開是外源基(ji)因(yin)成功(gong)導入花粉(fen)和幼胚(pei)的關(guan)鍵(jian)

      A. 關閉狀態的花(hua)粉萌(meng)發(fa)孔(kong)；B. 打(da)開狀態的花(hua)粉萌(meng)發(fa)孔(kong)；C-F. 以紅色熒光蛋(dan)白基因(yin)RFP為報(bao)告(gao)基因(yin)，檢測不同條(tiao)(tiao)件(jian)下花(hua)粉的轉化效率；G-H. 以GUS為報(bao)告(gao)基因(yin)檢測不同條(tiao)(tiao)件(jian)下，幼胚轉化效率。

      技術不斷提質升級

      打破技術和產品卡脖子問題

      在技術研發過程中，團隊不斷優化提升技術關鍵節點。納米磁珠作為本技術的重要媒介，依賴進口，貨源和貨期都難保證，很容易被“卡脖子”。經團隊多年試驗，找到納米磁珠替代產品和技術，即：采用PEG介導制備轉基因玉米(mi)花(hua)粉(fen)的(de)方法，使(shi)用(yong)國產化(hua)學(xue)試(shi)劑，性能穩定、價格低(di)廉，平(ping)均(jun)轉(zhuan)化(hua)每穗玉米(mi)使(shi)用(yong)PEG成(cheng)本在1元左右，具(ju)有更(geng)廣泛的(de)適(shi)用(yong)性。相關技術(shu)已(yi)獲得國家發明專利三項(xiang)并已(yi)申請PCT專利：(1)、一種(zhong)不依賴于玉米(mi)基因(yin)型的(de)DNA導(dao)入方法，ZL201910623296.5；(2)、一種(zhong)改良(liang)的(de)玉米(mi)花(hua)粉(fen)磁轉(zhuan)染方法，ZL202111418727.8；(3)、一種(zhong)制備(bei)轉(zhuan)基因(yin)玉米(mi)花(hua)粉(fen)的(de)方法及其(qi)使(shi)用(yong)的(de)試(shi)劑盒(he)，ZL202210532986.1。

圖2 相(xiang)關獲得授權的專利(li)

      技術推廣轉化

      為生物育種企業及高校

      科研院所提供技術服務

      系列專利和技術體系完成了第一批成果轉化120萬元，為生物育種企業在玉米基因編輯結合單倍體育種方面提供技術指導和服務。生物育種過程中，無論是常規的轉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高效導入技術。已經報道的玉米單倍體介導的基因編輯育種，無論是HI-Edit技術，還是IMGE技術，技術難點都在“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育過程，時間長成本高。本重大技術成功解決了這些技術難點，將為育種企業節約大量人力物力，大大降低生物育種的成本。該重大技術的建立，為其它農作物如小麥、高粱、花卉、瓜菜及果樹生物(wu)育(yu)種(zhong)帶來曙光，吸引國內外(wai)高(gao)校、科研(yan)院所和(he)國內外(wai)企業使用該技術(shu)進行技術(shu)創新，團隊為(wei)大家(jia)提供技術(shu)指導(dao)，并提供相關研(yan)究材料如實驗載體、熒光報(bao)告基因等。

      工作展望

      技(ji)術(shu)更新迭(die)代永(yong)無止境。研(yan)究團(tuan)隊將(jiang)在(zai)現有工作基(ji)礎(chu)上(shang)，踔厲奮發，對該(gai)技(ji)術(shu)升級突破，拓展該(gai)技(ji)術(shu)在(zai)玉米基(ji)因編輯結(jie)合單倍(bei)體育(yu)種(zhong)中的(de)應用(yong)，加快利(li)用(yong)分子育(yu)種(zhong)獲(huo)得玉米新品種(zhong)進程(cheng)。在(zai)不(bu)遠的(de)將(jiang)來，該(gai)方法有望在(zai)不(bu)同(tong)的(de)植(zhi)物(wu)中得到推廣(guang)，同(tong)時，該(gai)方法將(jiang)極大提高品種(zhong)精準定(ding)向改良的(de)效(xiao)率。

      （來(lai)源(yuan)：生物所(suo)）