芋头研究进展新型基因沉默系统可快速验证基因功能

一个研究小组在芋头中建立了病毒诱导基因沉默(VIGS)系统，使研究人员能够快速验证这种未充分利用作物的基因功能。该研究利用基于烟草脆裂病毒(TRV)的载体，为芋头育种和种质资源利用的重大进步铺平了道路，满足了食品和工业应用对改良作物品种日益增长的需求。

芋头(Colocasiaesculenta)是一种热带根茎作物，在全球根茎作物中排名第五，具有重要的经济价值。它营养丰富，广泛用于食品和工业加工。然而，由于芋头生长周期长且缺乏有效的遗传转化系统，其研究受到限制。

近年来，消费者对芋头营养和健康益处的兴趣日益浓厚，推动了对新品种的需求。稳定高效的基因功能验证系统对于培育优质芋头品种至关重要。病毒诱导基因沉默(VIGS)因其效率高、成本低、结果快速而被认为是一种有前途的工具。

2024年9月11日《热带植物》上发表的一项研究促进了种质资源的利用，有助于培育满足市场不断变化的需求的芋头品种。

本研究采用病毒诱导基因沉默(VIGS)方法，使用基于TRV的载体研究芋头的基因功能。选择基因CePDS作为指标来验证沉默过程，使用浓度为OD600=0.6的细菌溶液进行叶片注射。

20d后叶片出现光漂白现象，10d后几乎整片叶片变白，表明12.23%的植株成功实现基因沉默。RT-PCR证实表型变化是由于CePDS沉默引起的，表达量与对照相比降低59.34%−77.18%，叶绿素含量降低37.80%−56.11%。

通过调节细菌溶液浓度至OD600=1.0进一步优化VIGS系统，沉默率提高至27.77%，但叶片注射和球茎真空渗透方法之间没有显著差异。

通过沉默CeTCP14基因来测试该系统的稳健性，该基因之前被确定在球茎扩展早期被上调。沉默CeTCP14导致基因表达降低36.66%−56.06%，导致淀粉含量显著降低，为对照水平的70.88%−80.61%。

这些发现表明CeTCP14在芋头球茎中的淀粉积累中发挥作用，为未来研究调控淀粉生物合成的基因相互作用奠定了基础。

该研究的高级研究员黄英进博士表示：“新建立的VIGS系统使我们能够有效地沉默芋头中的特定基因。它代表了芋头功能基因组学的重大进步，可以加速芋头优良品种的开发，使农民和消费者都受益。”

芋头中强大的VIGS系统的开发标志着植物分子生物学领域的关键时刻。该系统能够快速有效地验证基因功能，解决了芋头研究中长期存在的空白。

随着未来的改进，这项技术可以为芋头育种开辟新的可能性，确保该作物在全球农业中继续蓬勃发展并满足消费者日益增长的需求。

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