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使用基因編輯技術(shù)的植物肽激素的新生物資源

2019-05-17 10:46:35 ? 來源：

肽激素是重要的生長調(diào)節(jié)劑，在許多生物體中發(fā)揮著各種作用。盡管廣泛認(rèn)識到編碼肽激素的基因的重要性，但大多數(shù)肽尚未在功能上表征。利用基因組編輯技術(shù)，日本熊本大學(xué)的研究人員利用敲除的CLE肽編碼基因，產(chǎn)生了一種新的，全面的植物遺傳資源集合。CLE肽是一組植物特異性肽激素，其在細(xì)胞信號傳導(dǎo)中起作用并且受CLE基因調(diào)節(jié)。這個(gè)開放的系列預(yù)計(jì)將有助于未來關(guān)于肽激素如何在植物中起作用的研究。

基因組編輯是一項(xiàng)使我們能夠敲除或修飾特定基因的技術(shù)，最近引起了人們的關(guān)注。“CRISPR / Cas9”方法于2013年建立，在動物，酵母，植物和許多其他生物中報(bào)告了成功的基因組編輯案例。在CRISPR / Cas9之前，基因組編輯需要復(fù)雜的程序，因此在針對多個(gè)基因的研究中不受歡迎。另一方面，CRISPR / Cas9的建立由于其高效率，高靶標(biāo)特異性和簡單性而在基因組編輯方面取得了巨大進(jìn)步。由于這些優(yōu)勢，研究人員獲得了一種研究基因功能的方法，例如分析敲除特定基因?qū)ι矬w和/或細(xì)胞行為的影響。

植物科學(xué)的最新進(jìn)展已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了肽激素在植物生命周期中提供有價(jià)值信息的各個(gè)領(lǐng)域，例如確定細(xì)胞數(shù)量和組織大小，控制授粉和響應(yīng)氣候變化或疾病。許多科學(xué)家目前正在研究植物遺傳學(xué)，因?yàn)樵S多未鑒定的肽激素的基因尚未被發(fā)現(xiàn)。即使肽激素編碼基因難以研究，它們也可以為未來的研究產(chǎn)生豐富使用CRISPR / Cas9，熊本大學(xué)的研究小組試圖加速植物肽激素的研究。他們選擇了擬南芥(Arabidopsis thaliana)，這是一種含有32種CLE肽編碼基因的模型植物，并產(chǎn)生了一系列與32種基因中的每一種相對應(yīng)的基因敲除工具。通過建立這些突變擬南芥植物系，他們可以更容易地研究每個(gè)基因的功能。

為了評估基因敲除的有效性，研究小組研究了CLV3，這是研究最多的CLE肽。已知它在抑制莖的生長點(diǎn)處的細(xì)胞分裂中起作用。正如所料，由于細(xì)胞數(shù)量增加，擬南芥植物的CLV3突變體產(chǎn)生不規(guī)則形狀的果實(shí)。的遺傳資源。

此外，研究人員能夠使用突變植物制作被認(rèn)為是關(guān)于基因CLE44的生物學(xué)相關(guān)性的第一份報(bào)告。盡管預(yù)計(jì)CLE44調(diào)節(jié)維管束中的細(xì)胞數(shù)量，但由于生物資源不足，尚未對該假設(shè)進(jìn)行研究。在新開發(fā)的突變植物系的幫助下，熊本大學(xué)的研究人員觀察到CLE44突變植物中維管束細(xì)胞數(shù)量的減少，從而證實(shí)了其在血管發(fā)育中的作用。

“我們的遺傳資源收集有可能幫助研究像CLE44這樣的未知肽激素，”熊本大學(xué)助理教授Takashi Ishida說。“我們希望這種方法成為未來類似研究的典范。”

該研究于2017年9月25日在植物和細(xì)胞生理學(xué)網(wǎng)站上發(fā)布，并將在即將出版的期刊中作為“研究亮點(diǎn)”。

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