近日，中国农业科学院棉花研究所宋国立研究员团队提出了一种“一体化的双组分病毒使用策略”将双质粒系统的棉花叶皱缩病毒和烟草脆裂病毒改造为单质粒系统，进而将其拓展成为一个多功能的一体化植物病毒载体工具盒，用于基因功能和基因编辑研究。相关研究成果以“An all-in-one plant virus-based vector toolkit for streamlined gene silencing, overexpression, and genome editing”为题在线发表在国际权威学术期刊《植物通讯（Plant Communications）》（中科院一区TOP期刊）上。

植物病毒表达载体在植物功能基因组学研究和分子设计育种方面发挥了重要作用，实验室常用的植物病毒载体多为双组分或多组分，其基因组被克隆到不同的质粒中，分别转化农杆菌均匀混合后使用。这种传统的“混菌使用策略”增加了农杆菌操作阶段的工作量，阻碍了其在高通量基因功能验证中的应用。

该研究首次提出了一种“一体化的双组分病毒使用策略”，可以简化双组分病毒载体的使用，成功将基于棉花叶皱缩病毒和烟草脆裂病毒的常用病毒诱导的基因沉默(VIGS)系统改造为一体化系统VS和VS2。两种一体化VIGS系统侵染植物后表现出与原始系统类似甚至更好的基因沉默效果。同时，该研究在一体化的VIGS质粒pVS基础上，创制了一套标准化的植物病毒载体工具盒，用于VIGS、病毒介导的过表达（VOX）、病毒辅助的瞬时表达（VATE）和病毒介导的基因组编辑（VIGE）等。该研究创新性的开发了一种VIGS报告系统质粒pVSr，用于在原生质体中快速检测VIGS效率，并且还提出了两种病毒介导的基因操纵组合（VIGM-Combo）策略进行多基因的表达操纵，助力分子设计育种研究。此外，该研究在棉花的近源种红麻、洛神花和蜀葵中展示了如何利用基因序列同源性快速在近缘物种中测试并建立病毒递送技术体系。结果表明，一体化植物病毒载体工具盒不仅为病毒载体的简化使用和开发提供了标准化方案，也为未来高通量病毒递送技术的发展应用提供了技术支撑。

该研究得到了科技创新2030重大项目-早熟抗病棉花新品种设计与培育、国家棉花产业技术体系-早熟品种改良、河南省自然科学基金、南繁专项等项目资助。中国农业科学院棉花研究所/三亚中国农业科学院国家南繁研究院在读博士研究生郝云飞为该论文第一作者，中棉所宋国立研究员和刘记副研究员为该论文的共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101379

一体化植物病毒载体工具盒