近日，东北林业大学哈斯教授团队在Plant Biotechnology Journal上在线发表题为“A Genotype‐Independent Transformation and Gene‐Editing System for Populus”的重要研究成果。该研究成功开发出一套不依赖基因型的杨树高效遗传转化与基因编辑新系统，突破了传统方法严重受限于基因型、转化效率低的瓶颈。该系统基于发根农杆菌（Rhizobium rhizogenes）介导的转化方法，结合荧光标记筛选技术，成功实现了对八个具有重要经济和生态价值的杨树树种（包括毛果杨、大青杨、小黑杨、新疆杨、南林895杨、山新杨、银中杨、84K杨）的高效遗传转化。该体系显著拓宽了适用树种范围，真正建立起一种普适、高效的杨树遗传转化平台。该研究不仅为杨树功能基因组研究和精准分子育种提供了强大的技术工具，也为其他木本植物的遗传转化体系开发提供了重要借鉴，对推动林木遗传改良具有深远意义。

在林业科研与产业中，杨树以其生长迅速、适应性强和分布广泛等特性，成为全球范围内重要的用材树种和生态修复树种，在工业原料林建设、碳汇林业及退化生态系统恢复中发挥着不可替代的作用。然而，杨树不同基因型之间存在显著的遗传背景差异，导致其遗传转化效率参差不齐、重复性低，多数优良基因型难以建立高效、稳定的遗传转化体系。这一瓶颈严重制约了杨树基因功能解析、优异种质创新及分子设计育种的进程，成为该领域研究中长期面临的技术挑战。 该团队开发的这一新型杨树遗传转化与基因编辑系统，其核心突破在于构建了一套高效、稳定且不依赖基因型的“两步法再生”流程，成功解决了传统杨树遗传转化中周期长、效率低、基因型限制大等关键难题。 第一步：根诱导阶段——高效、可视化的转基因根系获得 研究团队创新性地利用发根农杆菌（Rhizobium rhizogenes）中天然存在的根诱导基因（如rol基因等），在不添加外源激素的条件下，采用杨树生根培养基（2.41 g·L⁻¹ WPM、25 g·L⁻¹蔗糖、0.5 g·L⁻¹ MES、6 g·L⁻¹琼脂，pH = 5.8，灭菌后添加200 mg·L⁻¹头孢噻肟钠）高效诱导杨树外植体产生转基因根系。该方法避免了传统抗生素筛选带来的负效应和长周期问题，大幅提高了转化成功率。 更具突破性的是，研究团队引入了荧光蛋白标记系统（mCherry与EGFP），可在体视荧光显微镜下直接观察并筛选成功转化的根系。这一可视化筛选策略操作简便、准确性高，将传统需要数月甚至半年的筛选周期缩短至2–4周，极大提升了实验效率。 第二步：芽再生阶段——实现转基因根至完整植株的高效再生 在获得稳定转化的根系基础上，研究团队将其转接至杨树诱芽培养基（2.41 g·L⁻¹ WPM、25 g·L⁻¹蔗糖、0.5 g·L⁻¹ MES、0.02 mg·L⁻¹ TDZ、6 g·L⁻¹琼脂，pH = 5.8，灭菌后添加200 mg·L⁻¹头孢噻肟钠）中，利用添加的人工细胞分裂素TDZ（Thidiazuron）成功激活根部细胞的再分化潜能，实现了从转基因根再生出完整植株的再生过程。该步骤关键性地完成了"根-芽-植株"的再生循环，突破了以往杨树转化中芽再生困难的限制。 编辑效率高、通用性强，打破基因型限制 为验证该系统的可行性与编辑效率，研究团队以八氢番茄红素脱饱和酶（PDS）基因为靶点，利用CRISPR/Cas9系统对包括毛果杨、大青杨、新疆杨、南林895杨等八个不同杨树基因型进行了基因敲除实验。编辑效率在不同树种间介于18.3%–64.5%之间，平均效率达39.2%，并经测序证实突变类型符合预期、编辑准确可靠。这一结果显示出该系统对不同杨树种类均具备良好的适用性。

该研究建立的转化系统具有四大突出优势：不依赖基因型、通用性强；筛选过程可视化、周期短；操作简便、成本低、易于推广；再生效率高、稳定可重复。该项技术不仅为杨树基因功能研究和优异种质创制提供了强大平台，也为其他难转化林木的遗传改良提供了可借鉴的新策略。研究团队表示，该系统操作简便、成本低，适用于大规模遗传转化和基因编辑，未来将积极拓展其在多种木本植物中的应用，为推动林木分子育种走向精准化、高效化和实用化提供关键技术支撑。 图1 发根农杆菌介导的多种杨树的转化与再生过程 本研究由在读博士研究生张佳幸与汤珣为论文共同第一作者，硕士研究生孙梦琦参与完成。东北林业大学哈斯教授为论文通讯作者。该项工作由国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费以及林木遗传育种全国重点实验室（东北林业大学）创新项目共同资助。 原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70364