使用基因编辑技术的植物肽激素的新生物资源

肽激素是重要的生长调节剂，在许多生物体中发挥着各种作用。尽管广泛认识到编码肽激素的基因的重要性，但大多数肽尚未在功能上表征。利用基因组编辑技术，日本熊本大学的研究人员创造了一种新的，全面的植物遗传资源集合，其中含有CLE肽编码基因。CLE肽是一组植物特异性肽激素，其在细胞信号传导中起作用并且受CLE基因调节。这个开放的系列预计将有助于未来关于肽激素如何在植物中起作用的研究。

基因组编辑，一种使我们能够敲除或修饰特定基因的技术，最近成为人们关注的焦点。“CRISPR / Cas9”方法于2013年建立，在动物，酵母，植物和许多其他生物中报道了成功的基因组编辑案例。在CRISPR / Cas9之前，基因组编辑需要复杂的程序，因此在针对多个基因的研究中不受欢迎。另一方面，CRISPR / Cas9的建立由于其高效率，高靶特异性和简单性而在基因组编辑方面取得了巨大进步。由于这些优势，研究人员获得了一种研究基因功能的方法，例如分析敲除特定基因对生物体和/或细胞行为的影响。

植物科学的最新进展已经发现了肽激素在植物生命周期中提供有价值信息的各个领域，例如确定细胞数量和组织大小，控制授粉和响应气候变化或疾病。许多科学家目前正在研究植物遗传学，因为许多未鉴定的肽激素的基因尚未被发现。即使肽激素编码基因难以研究，它们也可以为未来的研究产生丰富的遗传资源。使用CRISPR / Cas9，熊本大学的研究小组试图加速植物肽激素的研究。他们选择了拟南芥(Arabidopsis thaliana)，这是一种含有32种CLE肽编码基因的模型植物，并产生了一系列与32 种基因中的每一种相对应的基因敲除工具。通过建立这些突变拟南芥植物系，他们可以更容易地研究每个基因的功能。

为了评估基因敲除的有效性，研究小组研究了CLV3，这是研究最多的CLE肽。已知它在抑制茎的生长点处的细胞分裂中起作用。正如所料，由于细胞数量增加，拟南芥植物的CLV3突变体产生不规则形状的果实。

此外，研究人员能够使用突变植物制作被认为是关于基因CLE44的生物学相关性的第一份报告。尽管预计CLE44调节血管束中的细胞数量，但由于生物资源不足，尚未对该假设进行研究。在新开发的突变植物系的帮助下，熊本大学的研究人员观察到CLE44突变植物中维管束细胞数量的减少，从而证实了其在血管发育中的作用。“我们的遗传资源收集有可能帮助研究像CLE44这样的未知肽激素，”熊本大学助理教授Takashi Ishida说。“我们希望这种方法成为未来类似研究的典范。”

该研究于2017年9月25日在植物和细胞生理学网站上发布，并将在即将出版的期刊中作为“研究亮点”。