植物信号分子的精准转运是调控生长发育和环境响应的核心环节，而基因组功能冗余导致的表型掩盖问题，长期制约着转运蛋白编码基因的功能解析。2025年12月31日，中国科学院大学现代农业科学学院张玉芹团队与以色列特拉维夫大学Shani团队合作，在Plant Physiology在线发表了题为mTACT: A cell type-specific transportome-scale amiRNA toolbox to overcome functional redundancy in Arabidopsis的重要研究成果。该研究创新性地开发了多靶点人工微RNA (amiRNA) 细胞类型特异性转运体工具盒（mTACT），为破解植物基因功能冗余难题提供了全新的解决方案，为植物信号分子转运机制研究提供了技术支撑与种质材料。
传统正向遗传学无法规避基因功能冗余的影响而导致单基因突变体缺乏可见表型的情况，为转运蛋白基因家族的遗传分析带来诸多不便。研究团队通过整合系统生物学、分子遗传学与生物信息学技术，设计构建了mTACT工具盒。该工具盒包含5,565个amiRNA，可靶向拟南芥的1,202个转运蛋白编码基因，覆盖81.7%的拟南芥转运蛋白组。同时，依据基因家族系统发育关系，设计的每个amiRNA靶向2-8个功能冗余的同源基因，并将这些基因划分为通道蛋白、ABC家族转运蛋白、主要协助转运蛋白超家族等8个功能亚库，以满足不同的研究需求（图1）。
图1 mTACT多靶点amiRNA文库设计
为实现空间特异性的遗传筛选，研究团队构建了12种启动子载体，涵盖茎尖表皮、韧皮部、木质部、根皮层等11种特异性细胞类型及组成型表达系统，通过在不同细胞类型特异性驱动amiRNA的表达，有效规避了组成型启动子可能导致的致死和多效性问题。深度测序验证结果表明，mTACT工具盒的amiRNA覆盖率达 100%，为高质量遗传筛选奠定了基础。研究团队将韧皮部特异性启动子驱动的mTACT库转化拟南芥，成功鉴定出多个具有显著表型的突变系，充分验证了该工具盒在挖掘冗余基因功能方面的高效性。
与传统工具相比，mTACT工具盒覆盖范围广，靶向特异性强，筛选灵活，且amiRNA为显性效应，植物T1代即可观测表型。该工具提升了研究效率，为转运蛋白的机制挖掘提供了新的解决思路。
以色列特拉维夫大学E. Shani教授和中国科学院大学现代农业科学学院张玉芹博士为共同通讯作者。以色列特拉维夫大学博士生M. Anfang和S. B. Yaakov为该论文第一作者，中国科学院大学在读博士研究生苏宁为该论文第二作者。该研究得到了中国科学院率先行动引才计划、中国科学院大学校自主部署项目等资金支持。
