近日，中国农业科学院生物技术研究所郭三堆&张锐研究员领衔的“作物分子育种技术”创新团队与环发所崔海信研究员领衔的“多功能纳米材料及农业应用”创新团队，在纳米生物技术研究方面取得重要进展。合作团队利用修饰后磁性纳米粒子对DNA表达载体高负载能力和细胞壁穿透性，创立了一种高通量、操作便捷和用途广泛的植物遗传转化新方法，开辟了纳米生物技术研究的新方向。该成果于2017年11月27日在线发表在Nature集团旗下权威学术期刊《Nature Plants》期刊上（DOI 10.1038/s41477-017-0063-z）。

 遗传转化是作物功能基因组研究和分子育种的核心工作。棉花因受体材料范围狭窄、组织培养再生周期长，遗传转化成为限制棉花分子生物学发展的主要瓶颈；发展转化周期短、无受体材料限制、转化效率高、安全的新型遗传转化技术，成为棉花科研工作者关注和研究的热点。此次研发的基于磁性纳米颗粒基因载体的花粉磁转化植物遗传修饰方法，可以利用Fe3O4磁性纳米颗粒负载含有外源基因DNA植物表达载体，在外加磁场介导下将外源基因表达载体输送至花粉内部，通过人工授粉利用自然生殖过程直接获得转基因种子，然后再经过选育获得稳定遗传的转基因后代。该方法将纳米磁转化和花粉管介导法相结合，克服了现有棉花主流转基因方法组织再生培养周期长、再生苗变异率高等方面的瓶颈问题，可以提高遗传转化效率、缩短转基因植物培育周期、实现高通量与多基因协同并转化，适用范围与用途非常广泛，对于加速转基因生物新品种培育具有重要意义，并在作物遗传学、合成生物学和生物反应器等领域也具有广泛应用前景。

 该研究得到了转基因重大专项课题、“973”项目和中国农科院科技创新工程等项目资助。环发所赵翔博士、生物所孟志刚博士和环发所王琰博士为本文共同第一作者，生物所张锐研究员和环发所崔海信研究员为共同通讯作者。

    文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41477-017-0063-z

 此外，为进一步探究棉花逆境响应机制，在棉花大数据分析基础上，利用新遗传转化方法开展棉花耐逆分子育种，郭三堆 & 张锐研究团队经过多年的探索和改良，建立了适宜于棉花分子育种应用的CRSPR/Cas9技术，成功实现了在四倍体陆地棉中同步高效编辑A-和D-亚基因组高度同源的棉花精氨酸基因。利用基因编辑转基因材料培育获得了发达根系棉花新材料，为棉花耐旱、耐盐碱分子育种奠定了实验基础。

 研究结果于2017年5月1日发表在Science China Life Sciences在线发表。该研究得到了自然基金、转基因重大专项和中国农科院科技创新工程等项目资助。安徽农业大学王艳玲博士和生物所孟志刚博士、梁成真博士为本文共同第一作者，生物所张锐研究员、郭三堆研究员和安徽农业大学林毅教授为共同通讯作者。

    文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-017-9031-y