近日，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈錦波課題組在《Frontiers in Plant Science》（IF=4.402）發(fā)表題為“Organelle Visualization With Multicolored Fluorescent Markers in Bamboo”的研究論文。該研究成功構(gòu)建了毛竹原生質(zhì)體瞬時(shí)表達(dá)體系，并構(gòu)建毛竹細(xì)胞器多色熒光標(biāo)記蛋白，為毛竹生長(zhǎng)過(guò)程中應(yīng)對(duì)生物與非生物的脅迫以及禾本科植物在防御病原菌的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等研究方面提供了很好的平臺(tái)。
毛竹作為大型禾本科植物，其具有生長(zhǎng)速度快，韌性強(qiáng)等生理特點(diǎn)，故具有較高的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。雖然毛竹的基因組測(cè)序以及基因注釋已經(jīng)完成，但由于缺少高效的遺傳轉(zhuǎn)化體系導(dǎo)致毛竹的研究多集中在生理生化過(guò)程，難以深入到細(xì)胞分子水平進(jìn)行多層次研究。研究蛋白的亞細(xì)胞定位是解析生物體基因功能的重要手段之一。目前，針對(duì)竹蛋白亞細(xì)胞定位的研究主要借助于洋蔥表皮細(xì)胞、擬南芥葉片、水稻葉片或煙草葉的異源瞬時(shí)表達(dá)體系。由于異源表達(dá)系統(tǒng)中存在蛋白序列和蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控因子的不保守性，所以異源表達(dá)可能導(dǎo)致亞細(xì)胞定位錯(cuò)誤。
該研究通過(guò)優(yōu)化一系列影響轉(zhuǎn)化效率的條件，成功建立了PEG介導(dǎo)的毛竹原生質(zhì)體瞬時(shí)轉(zhuǎn)化表達(dá)系統(tǒng)，同時(shí)利用毛竹內(nèi)源蛋白的細(xì)胞器錨定序列，構(gòu)建了一整套帶有熒光標(biāo)簽XFP并定位于不同內(nèi)膜組分的毛竹內(nèi)源細(xì)胞器熒光標(biāo)記蛋白（fluorescent organelle markers）。并通過(guò)一系列激光共聚焦顯微鏡、藥物處理和生化手段驗(yàn)證了毛竹瞬時(shí)表達(dá)體系在基因功能分析、蛋白亞細(xì)胞定位、細(xì)胞器動(dòng)態(tài)分析、以及蛋白質(zhì)互作等方面的實(shí)用性。不僅如此，毛竹瞬時(shí)表達(dá)體系也可為基因編輯技術(shù)的研究提供便利，可用于篩選CRISPR / Cas9基因組編輯中g(shù)RNA的效率，甚至可以評(píng)估最新的CRISPR / Cas9技術(shù)（如DNA甲基化編輯或堿基編輯）。因此，毛竹原生質(zhì)體瞬時(shí)表達(dá)系統(tǒng)及毛竹細(xì)胞器熒光標(biāo)記蛋白的構(gòu)建，將促進(jìn)竹類(lèi)植物細(xì)胞分子生物學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展。
本研究論文以我校亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一和通訊作者單位。碩士研究生張夢(mèng)弟和博士后胡帥為本文的共同第一作者，沈錦波教授為本文的唯一通訊作者。實(shí)驗(yàn)室林新春課題組、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)蔡易課題組也參與了該研究。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省學(xué)?？蒲邪l(fā)展基金項(xiàng)目和浙江農(nóng)林大學(xué)高層次人才啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)等項(xiàng)目的支持。
（國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）
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