Nye bioressourcer til plantepeptidhormoner ved hjælp af genredigeringsteknologi

Peptidhormoner er vigtige vækstregulatorer, der spiller forskellige roller i mange organismer. Selvom vigtigheden af ​​gener, der koder for peptidhormoner, generelt er anerkendt, de fleste peptider mangler endnu at blive karakteriseret funktionelt. Ved hjælp af genomredigeringsteknologi, forskere fra Kumamoto University, Japan genererede en ny, omfattende samling af genetiske ressourcer af planter med knockoutede CLE-peptider-kodende gener. CLE-peptider er en gruppe plantespecifikke peptidhormoner, der spiller en rolle i cellesignalering og reguleres af CLE-gener. Denne åbne samling forventes at bidrage til fremtidige undersøgelser af, hvordan peptidhormoner virker i planter.

Genomredigering, en teknologi, der gør os i stand til at knockout eller ændre specifikke gener, har været i søgelyset for nylig. "CRISPR/Cas9" -metoden blev etableret i 2013 med succesrige tilfælde af genomredigering rapporteret hos dyr, gær, planter, og mange andre organismer. Før CRISPR/Cas9, genomredigering krævede komplicerede procedurer og var derfor ikke populær inden for forskning, der var målrettet mod flere gener. Oprettelsen af ​​CRISPR/Cas9, på den anden side, bragt store fremskridt inden for genomredigering på grund af dens høje effektivitet, høj målspecificitet, og enkelhed. På grund af disse fordele, forskere fik en måde at undersøge geners funktion på, såsom at analysere virkningen af ​​at slå specifikke gener ud på organismer og/eller cellers adfærd.

Nylige fremskridt inden for plantevidenskab har opdaget forskellige områder, hvor peptidhormoner giver værdifuld information i plantelivscyklusser, f.eks. bestemmelse af antal celler og vævs størrelse at kontrollere bestøvning, og reagerer på klimaændringer eller sygdomme. Mange forskere forsker i øjeblikket i plantegenetik, fordi generne for mange ikke -karakteriserede peptidhormoner endnu ikke er blevet opdaget. Selvom gener, der er kodende for peptidhormoner, er svære at undersøge, de kan generere et væld af genetiske ressourcer til fremtidig forskning.

Brug af CRISPR/Cas9, forskerteamet på Kumamoto University forsøgte at fremskynde forskning i plantepeptidhormon. De valgte Arabidopsis thaliana, en modelplante med 32 CLE-peptidkodende gener, og genererede en samling af gen -knockout -værktøjer, der svarede til hvert af de 32 gener. Ved at etablere disse mutanter Arabidopsis plantelinjer, de gjorde det muligt lettere at undersøge funktionen af ​​hvert gen.

For at evaluere effektiviteten af ​​gen -knockout, forskergruppen kiggede på CLV3, det mest undersøgte CLE -peptid. Det vides at have en rolle i at undertrykke celledelinger ved stænglernes vækstpunkter. Som forventet, CLV3 -mutanten af ​​Arabidopsis -planter producerede uregelmæssigt formet frugt på grund af et øget antal celler.

Desuden, forskerne var i stand til at bruge mutantplanterne til at lave det, der menes at være den første rapport om den biologiske relevans af genet CLE44. Selvom det var forventet, at CLE44 regulerer antallet af celler i det vaskulære bundt, forskning i denne hypotese var ikke blevet udført på grund af utilstrækkelige bioressourcer. Ved hjælp af deres nyudviklede mutante plantelinjer, forskerne ved Kumamoto University observerede et fald i antallet af vaskulære bundtceller i CLE44 -mutantplanterne, derved bekræfter dens rolle i vaskulær udvikling.

"Vores samling af genetiske ressourcer har potentiale til at hjælpe med at studere ukendte peptidhormoner som CLE44, "sagde adjunkt Takashi Ishida fra Kumamoto University." Vi håber, at denne tilgang bliver en model for lignende forskning i fremtiden. "

Denne undersøgelse blev offentliggjort online i Plante- og cellefysiologi den 25. september 2017, og vil blive præsenteret som et "Research Highlight" i et kommende bind af tidsskriftet.