根系在植物吸收养分、水分及应对环境胁迫中发挥着重要作用。但是，由于缺乏简单、高效、稳定的研究体系，植物根系功能研究一直是植物科学领域的难点。近日，郑州大学农学院师恭曜团队在《Industrial Crops & Products》上发表最新研究成果“Agrobacterium-mediated root organogenesis and open treatment system (AgroROOTs) for root functional genomics studies in cotton”。该研究在棉花中建立了一套全流程、全周期开放的毛状根转化应用系统，彻底释放了毛状根在植物根系功能基因组学研究中的应用潜力，并建议统一毛状根转化应用实验体系名称为AgroROOTs，为植物根系功能研究提供了简易高效的技术路径。

毛状根转化技术（hairy root transformation）因其操作简便、周期短、表达稳定而备受关注，但过去在棉花中存在毛状根诱导效率低、需无菌操作、培养体系封闭等局限，难以模拟真实土壤环境中根系的生理功能，限制了其在根系功能基因组学研究中的应用。为突破以上限制，研究团队创新性地建立了一个不依赖无菌培养、开放操作、可全周期研究的棉花毛状根转化体系AgroROOTs（Agrobacterium-mediated Root Organogenesis and Open Treatment system）。

研究团队利用发根农杆菌K599介导的毛状根诱导机制，以土培棉花幼苗下胚轴为感染部位，实现了自然条件下棉花毛状根的诱导和转化。通过优化农杆菌浓度（OD₆₀₀=0.7）、苗龄（8天）及湿度条件，实现了26.6%转化率；结合真空渗透处理（0.7 MPa，2 min）后，转化率提升至33.3%并实现了高通量操作。进一步利用发根诱导基因rolABC，研究团队利用传统根瘤农杆菌GV3101和卸甲发根农杆菌18r12，建立了不依赖型Ri质粒的毛状根诱导体系。此外，团队首次将毛状根诱导转化系统与开放式水培系统结合，通过修剪或抗生素筛选，实现了转化毛状根的快速生长富集，可以支持根系转基因棉花完成整个生长周期。AgroROOTs在多个陆地棉材料中高效可用。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.122112