CRISPR/cas9介导的GmSPL9基因的靶向突变改变了大豆的植物结构

题目： CRISPR/Cas9-mediated targeted mutagenesis of GmSPL9 genes alters plant architecture in soybean通讯作者：曹东  Lam-Son Phan Tran  caodong@caas.cn；son.tran@riken.jp;第一单位：中国农业科学院油料作物生物学与遗传改良重点实验室
出版时间：2019年

期刊简介：

背 景：

大豆植株结构是培育高产品种的重要性状，该性状由茎的生长习性、节点数、株高、节间长度、分枝数、叶的大小和形状来确定。然而，调控大豆植物结构和产量潜力的分子机制尚不清楚，有关改善大豆植物结构的基因的信息仍然有限。在植物中，鳞状细胞启动子结合蛋白-like(SPL，SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE)转录因子(TF)家族的大多数成员都是通过miR156调控的，这些转录因子影响幼苗期和成熟期之间的过渡。在拟南芥中，SPL9和SPL15已被证明参与了plastochron length（第一个叶原基的形成与第二个叶原基的形成之间的间隔期长度）和叶片大小的调控。在水稻（水稻）中，OsSPL14已被确定为IDEAL PLANT ARCHITECTURE 1 (IPA1) or WEALTHY FARMER’S PANICLE (WFP) 基因，它在营养阶段调节枝条分枝和穗中产生的籽粒数量。在大豆中，过表达GmmiR156b的转基因植株改变了植物结构，导致每株的籽粒产量显著增加。也有报道在大豆GmSPL9d基因表达在茎顶端分生组织(SAM)和腋生分生组织(AM)，而GmSPL9d可能调节腋芽形成和芽分支通过与一个AM形成的中央调节器WUS（the homeobox protein WUSCHEL ）基因互作。GmmiR156b主要通过直接剪切SPL基因来调控大豆植株的结构。然而，我们对GmSPL9基因在大豆中控制植物结构中的功能知之甚少。

重要发现：

1、作者利用CRISPR/Cas9 system系统获得了GmSPL的相关突变体。
2、spl9a/spl9b possessed shorter plastochron length（第一个叶原基的形成与第二个叶原基的形成之间的间隔期长度）3、在T4代中，携带不同突变组合的多突变株的主茎和分枝节点数增加，总节点数增加。4、spl9b-1单突变体中的GmSPL9基因高于对照植株。

内容简介：

1、Target selection and construction of the CRISPR/Cas9 vector system for mutagenesis of four GmSPL genes in soybean2、Targeted mutagenesis of four GmSPL9 genes in soybean3、The examined four SPL9 genes regulate soybean plant architecture4、The examined four SPL9 genes regulate plastochron length in soybean5、GmSPL9b regulates expression of the four GmSPL9 genes

总结：

CRISPR/Cas9系统目前已成为促进作物育种的多功能工具。在本研究中，我们利用基于CRISPR/cas9的多基因编辑技术，成功获得了几个突变体，包括四重突变体，以评估4个密切同源的GmSPL9基因在大豆植物结构形成中的功能。根据这些突变体的表型形状，我们发现这4个GmSPL9基因可能在调控大豆植株结构中具有冗余或独立的作用。我们的数据还表明，GmSPL9b基因可以调控大豆中的四个GmSPL9基因的表达。综上所述，本研究成果提高了对大豆CRISPR/Cas9系统应用的认识，为大豆植物结构的分子机制提供了更多的认识。

原文链接：

[ https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-019-1746-6 ]

转自：植物科学SCI

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