东北农业大学与中国农科院作科所开发基于裸眼色素报告系统（RUBY）的一步式免组培大豆植株快速遗传转化方法

近日，东北农业大学大豆基因组学与分子设计团队与中国农业科学院作物科学研究所/国家南繁研究院作物精准育种技术创新团队联合在Plant Physiology上发表了题为ROTIS：A RUBY-assisted One-shot Tissue-culture-free System for In-planta Soybean-transformation from Germinated Seedlings的论文，利用此前开发的裸眼色素报告系统（RUBY）开发了一步式免组培大豆植株快速遗传转化方法（ROTIS），解决了大豆遗传转化困难、周期长及基因型依赖的问题，为系统性地研究大豆基因功能及大豆育种提供了重要方法。相关研究成果发表在。

图1. ROTIS能快速实现大豆稳定转化

大豆遗传转化是作物改良、功能基因组学和分子育种的关键工具。然而，传统方法受限于基因型依赖性、技术复杂性和严格的无菌要求。

为了克服这些限制，研究团队基于RUBY报告基因，利用萌发大豆作为外植体，在非组培条件下实现农杆菌介导的大豆转化，通过RUBY红色报告基因实现转基因筛选鉴定可视化，显著提升了转化效率和可扩展性。ROTIS系统在21个遗传多样性大豆品种中进行了测试，包括易转化品种东农50和主栽大豆品种如黑农48、黑农531等。实验结果显示，农杆菌感染后5-8天，即观察到28.6%至64.3%的外植体出现RUBY红色，经筛选和诱导不定芽再生后，获得了不同基因型大豆的RUBY转基因阳性株系，整个流程仅需40-80天左右即可获得转基因植株，且在同一个外植体上有机会产生多个独立转化事件（图1）。表明ROTIS系统具有广泛的基因型独立性，适用于多种大豆品种。随后后代遗传分析， RUBY转基因后代株系表现出稳定的孟德尔遗传（3:1分离比）（图2）。株系培养至T4代，未观察到基因沉默现象。ROTIS系统通过RUBY红色可视化实现了大豆遗传转化的简化和高效化。该方法快速、无需组培、多品种适用性，降低了技术门槛和成本，为大豆基因功能研究与遗传改良提供了重要支撑。

图2. ROTIS转化的大豆材料能稳定遗传

东北农大李永光教授与博士研究生陆珂为论文共同第一作者，中国农科院作科所/南繁院和玉兵副教授与东北农大韩英鹏教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、农业科技重大专项、国家重点研发计划、黑龙江省项目、国家大豆生物育种项目、中国农业科学院南繁专项等项目的资助。

文章链接：

http://doi.org/10.1093/plphys/kiaf609