2026年5月20日，河南科技大学郭大龙教授团队在《Journal of Integrative Plant Biology》（JIPB）在线发表了题为“Watermelon genotype‐independent transformation via direct organogenesis from the cotyledon base”的研究论文。该研究建立了一种不依赖基因型的西瓜遗传转化新策略，通过子叶基部直接诱导不定芽，绕过了传统愈伤组织途径，成功实现了多个西瓜栽培品种的高效转化。

传统西瓜转化的“卡脖子”难题

西瓜是全球重要的园艺作物，但遗传转化长期受限于基因型依赖这一瓶颈。传统方法依赖外植体经脱分化形成愈伤组织，再通过再分化诱导不定芽再生。这一流程不仅耗时，而且仅适用于少数野生种质或自交系，大量商业栽培品种难以转化。虽然此前利用CIGRF4-CIGIF1等形态发生因子可在一定程度上改善难转化基因型的效率，但部分研究表明这些基因的组成型表达可能引发生长异常。

因此，亟需一种能够突破再生障碍、打破基因型约束的全新转化策略。

新策略的核心原理：瞄准原形成层细胞

研究团队发现，西瓜萌发种子子叶-下胚轴连接处富含大量的维管组织，其中包含具有干细胞特性的原形成层细胞。这些细胞在组织培养条件下可被诱导参与不定芽再生。

基于这一发现，团队在子叶基部切开伤口，暴露原形成层细胞，成功诱导出大量不定芽。这一策略通过直接器官发生途径形成不定芽，完全绕过了传统的愈伤组织（脱分化-再分化）路径，从而有效克服了再生障碍。

三步法流程：简洁高效

该策略包含三个主要阶段：

1.   外植体制备：种子表面灭菌后，暗培养3 d萌发，去除下胚轴以暴露子叶基部的原形成层细胞，同时切除子叶远端以便外植体更好地吸收培养基养分。

2.   农杆菌介导转化：研究团队系统优化了侵染参数——20 min振荡侵染 + 30 s超声处理（45 kHz）+ 14 min真空渗透的组合方案效果最佳。

3.       后续培养：共培养后转移至不定芽诱导培养基，约10 d即可产生大量不定芽；随后经伸长、生根，获得完整转基因植株。

关键数据：转化效率与基因型覆盖

更重要的是，团队利用靶向八氢番茄红素脱氢酶基因（ClPDS） 的CRISPR/Cas9载体在6个不同西瓜基因型中进行了验证，包括栽培品种“X77”“HJ6”“HJ18”“W03C”以及野生种质“YL”“YH”，均成功获得了白化表型的阳性植株。白化阳性植株比例在各基因型中约为8.4%–12.7%。

行业意义

这项研究的核心价值在于：

1.       打破基因型壁垒：首次在多个商业栽培品种中实现了稳定转化，证明该策略具有广谱适用性。

2.       大幅缩短周期：不定芽再生时间从传统方法的3–4周缩短至约10 d。

3.       规避发育异常风险：绕过形态发生因子过表达策略，无需引入外源再生调控基因即可实现高效转化。

4.       稳定遗传：T₀代转基因植株自交获得的T₁代可稳定遗传转基因性状。

该策略为西瓜功能基因研究和精准性状改良打开了大门，也为葫芦科及其他难以转化的园艺作物提供了重要参考。

原文信息： Zhang J, Li YX, Su R, et al. Watermelon genotype‐independent transformation via direct organogenesis from the cotyledon base. Journal of Integrative Plant Biology, 2026. DOI: 10.1111/jpb.70312

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