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顯微成像·洞察微觀之美

Microscopic imaging, insight into the beauty of micro

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突破玉米基因編輯瓶頸!明美體視熒光顯微鏡MZX100助力中國農(nóng)大關(guān)鍵因子發(fā)現(xiàn)

發(fā)布時(shí)間:2025-11-12

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玉米,作為全球三大主糧之一,其遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)展始終關(guān)系著國家糧食安全的命脈。然而,一個(gè)長期存在的行業(yè)難題——嚴(yán)重的“基因型依賴性”,猶如一道天塹,阻礙了優(yōu)秀基因直接導(dǎo)入大多數(shù)商業(yè)玉米品種的步伐。


近日,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)劉勝男團(tuán)隊(duì)在植物科學(xué)期刊 《Plant Communications》 上發(fā)表重磅研究,成功找到了破解這一難題的“鑰匙”——關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子ZmHSCF1。


而在這項(xiàng)突破性研究的背后,明美體視熒光顯微鏡MZX100 作為關(guān)鍵的成像設(shè)備,以其優(yōu)秀的熒光成像能力,為研究者提供了直觀、定量的視覺證據(jù),成為發(fā)現(xiàn)與驗(yàn)證過程的“幕后功臣”。


行業(yè)困境:優(yōu)良品種拒絕被“轉(zhuǎn)化”


傳統(tǒng)的玉米遺傳轉(zhuǎn)化如同一次精密的外科手術(shù),需要農(nóng)桿菌成功感染植物細(xì)胞,并誘導(dǎo)其產(chǎn)生具有再生能力的胚性愈傷組織。


然而,現(xiàn)實(shí)是殘酷的。許多承載了優(yōu)良農(nóng)藝性狀的商業(yè)化玉米自交系(如PH4CV、鄭58),盡管能夠被農(nóng)桿菌感染,卻因無法高效啟動(dòng)愈傷組織,或形成的愈傷組織不具備胚性再生能力,導(dǎo)致最終的轉(zhuǎn)化效率極低甚至為零。


這意味著,科研人員往往只能繞道而行,先在少數(shù)幾個(gè)易轉(zhuǎn)化的“模式”品系中進(jìn)行基因編輯,再通過耗時(shí)數(shù)年的回交育種,將目標(biāo)性狀“滲入”商業(yè)品種。這一過程,成本高昂,且易帶來不良連鎖效應(yīng)。


破局之光:ZmHSCF1-專促“胚性愈傷”增殖的加速器


面對困境,研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,從擬南芥再生機(jī)制中汲取靈感,通過系統(tǒng)性篩選,最終在玉米中鎖定了一個(gè)特殊的AP2轉(zhuǎn)錄因子——ZmHSCF1。


研究證實(shí),ZmHSCF1并不影響農(nóng)桿菌的侵染效率,而是將其全部效力作用于侵染之后的關(guān)鍵階段——專一且高效地促進(jìn)胚性愈傷組織的形成與增殖。


那么,如何直觀地看到并量化這一促進(jìn)作用?


明美體視熒光顯微鏡MZX100 在其中發(fā)揮了不可替代的作用。研究團(tuán)隊(duì)在愈傷組織中引入了紅色熒光蛋白(RFP)標(biāo)記,并通過MZX100進(jìn)行持續(xù)觀察與拍攝。


定性觀察:通過MZX100獲取的高對比度熒光圖像清晰顯示,在過表達(dá)ZmHSCF1后,代表著成功轉(zhuǎn)化的RFP陽性愈傷組織(呈現(xiàn)紅色熒光) 在數(shù)量和旺盛程度上都遠(yuǎn)超對照組。


定量分析:研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用MZX100拍攝的圖像,對熒光面積進(jìn)行了精確統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)顯示,過表達(dá)ZmHSCF1后,陽性愈傷組織的增殖速率提升了驚人的21.64倍。這正是通過對比培養(yǎng)第7天和第14天的熒光面積增長量得出的關(guān)鍵數(shù)據(jù),直觀證明了ZmHSCF1極大地加快了陽性愈傷的增殖速度。


關(guān)于MZX100MZX100是一款大變倍范圍的無限遠(yuǎn)光學(xué)顯微鏡,采用優(yōu)質(zhì)的伽利略平行雙光路設(shè)計(jì),分辨率高色彩真實(shí),是常規(guī)生物醫(yī)學(xué)、漁牧農(nóng)林、工業(yè)檢測和科研研究的理想選擇。


1、大變倍范圍變倍比高達(dá)10:1,標(biāo)配1X平場物鏡下可實(shí)現(xiàn)8-80X連續(xù)變倍放大,提供靈活清晰的成像。

2、可升級熒光觀察無限遠(yuǎn)平行雙光路設(shè)計(jì),可升級熒光模塊,實(shí)現(xiàn)BGU等多通道熒光觀察,且即開即用。

3、可選多種底座透反射底座、可調(diào)角度透射底座和無光源底座等多種底座可選,滿足普通樣品到透明樣品觀察。

4、可選雙物鏡切換可選特色雙物鏡切換系統(tǒng),快速在0.5X物鏡和1X物鏡直接切換,兼顧高放大倍率和超大工作距離。


應(yīng)用奇效:從“難以轉(zhuǎn)化”到“高效轉(zhuǎn)化”的顛覆性突破


理論的突破最終需要實(shí)踐的檢驗(yàn)。研究人員在兩個(gè)著名的“難轉(zhuǎn)化”商業(yè)玉米自交系中驗(yàn)證了ZmHSCF1的價(jià)值:

在PH4CV(先育335父本)中,轉(zhuǎn)化效率從0.9%提升至9.6%,增幅超10倍。

在鄭58(鄭單958母本)中,轉(zhuǎn)化效率更是實(shí)現(xiàn)了從0%到7.2%的歷史性突破。

這一切都表明,ZmHSCF1成功地讓這些曾經(jīng)“拒絕”轉(zhuǎn)化的精英品種,敞開了基因編輯的大門。


結(jié)語:

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)這項(xiàng)研究的成功,是生物學(xué)思路與先進(jìn)研究工具完美結(jié)合的典范。ZmHSCF1 的發(fā)現(xiàn)為解決玉米遺傳轉(zhuǎn)化的行業(yè)難題提供了全新的方案;


而明美體視熒光顯微鏡MZX100 則以其可靠的熒光成像性能,將基因的功能可視化為一張張圖片、一組組數(shù)據(jù),讓科學(xué)的發(fā)現(xiàn)過程變得清晰可見,堅(jiān)實(shí)可信。

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