Sugarcane and energycane (Saccharum spp. hybrids) are prominent sources of sugar, ethanol, as well as high-value bioproducts globally. Genetic analysis for trait improvement of sugarcane is greatly hindered by its complex genome, limited germplasm resources, long breeding cycle, as well as recalcitrance to genetic transformation. Here, we present a biolistic-based transformation and bioreactor-based micro-propagation system that has been utilized successfully to transform twelve elite cane genotypes, yielding transformation efficiencies of up to 39%. The system relies on the generation of embryogenic callus from sugarcane and energycane apical shoot tissue, followed by DNA bombardment of embryogenic leaf roll discs (approximately one week) or calli (approximately 4 weeks). We present optimal criteria and practices for selection and regeneration of independent transgenic lines, molecular characterization, as well as a bioreactor-based micro-propagation technique, which can aid in rapid multiplication and analysis of transgenic lines. The cane transformation and micro-propagation system described here, although built on our previous protocols, has significantly accelerated the process of producing and multiplying transgenic material, and it is applicable to other varieties. The system is highly reproducible and has been successfully used to engineer multiple commercial sugarcane and energycane varieties. It will benefit worldwide researchers interested in genomics and genetics of sugarcane photosynthesis, cell wall, and bioenergy related traits.

中文翻译：

---

基于生物射弹的遗传转化系统，适用于多种甘蔗和甘蔗品种。

甘蔗和能量甘蔗（蔗糖属杂交种）是全球糖，乙醇和高价值生物产品的重要来源。进行甘蔗性状改良的遗传分析由于其复杂的基因组，有限的种质资源，漫长的育种周期以及对遗传转化的抵制而受到极大的阻碍。在这里，我们介绍了一种基于生物射弹的转化和基于生物反应器的微繁殖系统，该系统已成功用于转化十二种精英甘蔗基因型，转化效率高达39％。该系统依赖于从甘蔗和能量甘蔗根尖芽组织中产生胚发生愈伤组织，然后对胚发生叶卷盘（约1周）或愈伤组织（约4周）进行DNA轰击。我们提出了选择和再生独立转基因品系，分子表征以及基于生物反应器的微繁殖技术的最佳标准和实践，该技术可以帮助快速繁殖和分析转基因品系。尽管此处描述的甘蔗转化和微繁殖系统虽然建立在我们以前的协议基础上，但已大大加快了转基因材料的生产和繁殖过程，并适用于其他品种。该系统具有很高的可重复性，并已成功用于工程化多种商业甘蔗和甘蔗品种。它将使对甘蔗光合作用的基因组学和遗传学，细胞壁和生物能源相关性状感兴趣的全球研究人员受益。以及基于生物反应器的微繁殖技术，可帮助快速繁殖和分析转基因品系。尽管此处描述的甘蔗转化和微繁殖系统虽然建立在我们以前的协议基础上，但已大大加快了转基因材料的生产和繁殖过程，并适用于其他品种。该系统具有高度可重复性，并且已成功用于工程化多种商业甘蔗和能源甘蔗品种。它将使对甘蔗光合作用的基因组学和遗传学，细胞壁和生物能源相关性状感兴趣的全球研究人员受益。以及基于生物反应器的微繁殖技术，可帮助快速繁殖和分析转基因品系。尽管此处描述的甘蔗转化和微繁殖系统虽然建立在我们以前的协议基础上，但已大大加快了转基因材料的生产和繁殖过程，并适用于其他品种。该系统具有很高的可重复性，并已成功用于工程化多种商业甘蔗和甘蔗品种。它将使对甘蔗光合作用的基因组学和遗传学，细胞壁和生物能源相关性状感兴趣的全球研究人员受益。尽管建立在我们以前的协议上，但已大大加快了转基因材料的生产和繁殖过程，并适用于其他品种。该系统具有很高的可重复性，并已成功用于工程化多种商业甘蔗和甘蔗品种。它将使对甘蔗光合作用的基因组学和遗传学，细胞壁和生物能源相关性状感兴趣的全球研究人员受益。尽管建立在我们以前的协议上，但已大大加快了转基因材料的生产和繁殖过程，并适用于其他品种。该系统具有很高的可重复性，并已成功用于工程化多种商业甘蔗和甘蔗品种。它将使对甘蔗光合作用的基因组学和遗传学，细胞壁和生物能源相关性状感兴趣的全球研究人员受益。