近日，西北農林科技大學西甜瓜種質資源與遺傳育種團隊袁黎教授課題組在《Journal of Integrative Plant Biology》（JIPB）期刊在線發表了題為《Highly efficient and genotype-independent genetic transformation and gene editing in watermelon （Citrullus lanatus） by utilizing a chimeric ClGRF4-GIF1 gene》的研究論文。   　　該研究首次利用西瓜內源嵌合基因ClGRF4-GIF1將西瓜的遺傳轉化效率較以前提高了近9倍。突變ClGRF4內部miR396的靶向位點，則將遺傳轉化效率更進一步提高到67.27%。ClGRF-GIF結合 CRISPR/Cas9系統，研究者們在西瓜中成功實現高效的基因編輯，并在二倍體水平上獲得無籽西瓜。博士生馮琴和碩士生肖玲為共同第一作者。袁黎教授為通訊作者。   　　植物遺傳轉化是基因功能研究的重要工具，同時也是種質創新和農藝性狀改良的必要技術手段。西瓜（Citrullus lanatus）是世界第五大消費水果，被譽為“夏季水果之王”，由于其甜美多汁的口感和豐富的營養成分而深受消費者青睞。然而，由于組織培養過程中極低的再生效率，西瓜的遺傳轉化效率低下一直以來都嚴重制約著其科學研究和分子育種的進展。近來，在小麥、大麻等物種上的研究表明，GRF4-GIF1嵌合基因可以極大地提高遺傳轉化效率，為其他物種中的遺傳轉化效率優化提供了新思路。   　　該研究首先從不同實驗材料中篩選得到了高再生率的野生西瓜材料TC，并以此為材料獲得了陽性轉基因植株（轉化效率為6.5%）。當使用西瓜內源ClGRF-GIF嵌合基因轉化TC時，轉化效率提高到了47.02%。繼續突變ClGRF4基因內部的miR396的作用位點得到ClrGRF-GIF，該嵌合基因可將遺傳轉化效率進一步提高至67.27%。鑒于ClrGRF-GIF在西瓜遺傳轉化中的顯著效果，研究人員進一步在更多的西瓜材料，包括用傳統方法難以轉化的材料中測試該系統。令人震驚的是，所有供試材料都在ClrGRF-GIF的作用下實現了遺傳轉化，轉化效率平均為19.64%-61.84%。這些供試材料中包括西瓜參考基因組材料97103以及多個用于雜交育種的優良自交系。   　　研究者繼續將ClGRF-GIF和基因編輯系統CRIPSR/Cas9整合到一起，成功在西瓜中實現了高效的基因編輯。通過對關鍵生殖基因的敲除，成功在二倍體水平上獲得了無籽西瓜。近期，北京大學現代農學院張華偉教授課題組也報道了擬南芥AtGRF和嵌合基因TaGRF4-OsGIF1都可以將西瓜遺傳轉化效率顯著提高到28%和13.78%。ClGRF-GIF遺傳轉化系統極大的克服了西瓜遺傳轉化率低和基因型依賴的技術難題，將為今后的西瓜基因功能研究和分子育種帶來巨大的革新。   　　該研究工作得到了西北農林科技大學引進人才啟動經費 （Z1090221008）和楊凌種業重點研發等項目的支持。   　　原文鏈接：https://doi.org/10.1111/jipb.13199