【Cell】无需改变蛋白质，只需调控基因就可以改变植物性状

Cell杂志在线发表了来自美国冷泉港实验室Zachary B. Lippman课题组题为“Conserved pleiotropy of an ancient plant homeobox gene uncovered by cis-regulatory dissection”的研究论文。该研究通过高通量CRISPR技术筛选茄科和十字花科植物WOX9 基因启动子区的多个非致死突变体，发现WOX9启动子区存在多段顺式序列元件可调控基因的多效性功能，且这种多效性基因功能在物种间保守。

该研究首先利用了ATAC-seq技术，检测番茄分生组织内染色质开放状态，发现在WOX9启动子内主要存在四个染色质开放区。然后利用高通量CRISPR编辑系统在番茄中构建了大量WOX9启动子区等位突变体，以达到能有效操纵基因表的目的。研究发现突变在四个不同区域，其发育表型不一样，这说明了番茄WOX9基因具有多效性功能，且这种多效性被基因启动子区不同位置的顺式序列元件调控。

之后该研究确认WOX9基因的多效性功能在进化中是否保守。该研究首先发现，启动子区段 I和II在茄科植物间具有高度的序列保守性。因此选取茄科物种种地莓，在其WOX9同源基因启动子区段I和II进行高通量CRISPR编辑，发现与番茄的表型相似，说明了WOX9的多功能和调控的顺式元件在茄科植物保守。此外，该研究进一步在十字花科拟南芥中的WOX9启动子区序列发现24个高度保守的短序列，也同样发现WOX9基因的营养生长和生殖生长调控功能在不同科属物种间高度保守。

综上所述，该研究通过高通量CRISPR技术筛选WOX9 基因启动子区多个顺式作用元件，发现WOX9 基因具有功能多效型，并且进一步证实在茄科甚至在十字花科都保守。这种思路在一篇Nature Plantsw文章上也得到体现（【Nat Plant】精准育种！CRISPR编辑CLE基因启动子，可增加玉米产量）。因此该思路非常值得学习！

论文链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00151-3

转自：“iPlants”微信公众号

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