近日，生命科學學院藥用植物研究中心在農(nóng)業(yè)科學領(lǐng)域國際知名期刊《Journal of Integrative Agriculture》（中科院一區(qū)）發(fā)表體題為“Establishment of gene expression and silencing systems inEchinacea purpurea”的研究論文，首次系統(tǒng)構(gòu)建了藥用植物紫錐菊（Echinacea purpurea）的多套基因表達與沉默平臺的基因功能研究體系。為該物種的功能基因解析、代謝調(diào)控研究及分子改良育種提供了關(guān)鍵實驗體系，對推動菊科藥用植物的分子生物學研究具有重要意義。
紫錐菊是菊科多年生草本植物，兼具藥用與觀賞價值，富含具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化等活性的次生代謝產(chǎn)物。然而，其代謝產(chǎn)物合成與調(diào)控機制尚不明晰，受限于缺乏高效穩(wěn)定的基因操作體系。針對這一問題，本研究以構(gòu)建紫錐菊分子研究平臺為目標，系統(tǒng)建立了多種基因表達與沉默技術(shù)體系。
研究團隊通過參數(shù)優(yōu)化，建立了農(nóng)桿菌介導的葉片瞬時表達體系，確定了適宜菌株與葉齡組合，實現(xiàn)了外源基因的高效表達；并在cut-dip-budding（CDB）系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行了改良，構(gòu)建了發(fā)根農(nóng)桿菌介導的穩(wěn)定表達體系。利用該體系驗證了菊苣酸合成關(guān)鍵基因EpHTT的功能，揭示了其在菊苣酸生物合成中的正向調(diào)控作用。同時，團隊建立了原生質(zhì)體瞬時表達體系與基于煙草脆裂病毒（TRV）的基因沉默體系，優(yōu)化了相關(guān)參數(shù)條件，并篩選出EpCHLH作為理想的沉默指示基因。通過沉默菊苣酸合成通路關(guān)鍵基因(EpHCT、EpHTT、EpCAS)，驗證了該體系在功能基因研究中的可行性與穩(wěn)定性。
圖1根癌農(nóng)桿菌、發(fā)根農(nóng)桿菌和煙草脆裂病毒介導紫錐菊基因表達和沉默體系
藥用植物研究中心的吳鴻教授、梁祥修教授和白玫教授為該論文的共同通訊作者，生命科學學院博士后羽健賓為第一作者。該研究得到國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、“十四五”廣東省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新十大主攻方向“揭榜掛帥”項目的資助。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jia.2025.11.023
文/圖 生命科學學院 梁祥修
初審/龔慧 復(fù)審/周海 終審/呂劍紅
