葫芦科作物包括西瓜、甜瓜、黄瓜、西葫芦等多种瓜类，是世界上重要的经济作物。明确不同基因在瓜类作物生长、发育、高产和抗病等过程中的作用，为利用分子育种技术改良作物品种提供科学指导，是当前的国际研究热点。但是葫芦科作物的遗传转化非常困难，有的无法进行，有的转化效率极低，所以相关研究进展异常缓慢，阻碍了定向育种的开展进度。
我院李向东教授团队经过多年研究，构建了可应用于葫芦科作物基因和微RNA（miRNA）功能研究的病毒载体，为研究葫芦科作物基因功能提供了新工具。近日，该成果在植物科学领域著名学术刊物《植物生理学报》（PLANT PHYSIOLOGY）作为封面文章发表。
利用病毒载体沉默或者超量表达某个植物基因，进而明确该基因的功能是目前普遍应用的研究策略。烟草环斑病毒（TRSV）寄主范围广泛，能侵染葫芦科、豆科、茄科等54个科的300多种植物。李向东教授团队研发出基于TRSV的载体，可携带瓜类作物的特异性基因片段或miRNA，侵染黄瓜、甜瓜、西瓜和西葫芦后引起不同的表型。根据这些表型就可推断瓜类作物基因的功能。值得一提的是，这是首个应用于葫芦科作物研究miRNA功能的病毒载体。他们对TRSV载体进行改造，提高外源基因的表达量，这样就可以利用该载体还可通过超量表达某个基因来研究其功能。将绿色荧光蛋白基因插入TRSV载体后，在本氏烟及葫芦科作物植株上均能观察到非常强的绿色荧光，说明该载体可以高效表达外源基因。
李向东教授介绍，TRSV作为沉默载体能高效沉默葫芦科作物的内源基因，沉默效率高是其显著优势。作为超量表达载体，TRSV能承载3500bp的外源片段，可用来研究编码1000多个氨基酸的基因的功能。TRSV载体是葫芦科作物基因研究的一把“金钥匙”，可在葫芦科作物基因功能研究中广泛应用，将有力促进葫芦科作物的定向育种工作。
该研究得到了国家自然科学基金项目（31801704, 31720103912）和山东省政府“泰山学者建设工程”项目（TS201712023）的资助。
