使用CRISPR/CAS9技术同时在尼古西亚烟草中部分淘汰NtPDK1a/1b/1c/1d,导致与auxin相关的发育缺陷

科学领域:

• 植物分子生物学 植物分子生物学
• 植物生理学 植物生理学
• 生物化学 生物化学

背景情况:

• 包括PDK1在内的AGC蛋白激酶亚家族,调节了真核生物中的重要生物过程.
• PDK1是下游AGC激酶的关键调节者,在Arabidopsis中进行了广泛的研究,但在烟草中数据有限.
• 了解烟草中的PDK1功能对于破译其在植物发育中的作用至关重要.

研究的目的:

• 调查PDK1基因 (NtPDK1a/1b/1c/1d) 在四体烟草 (N. tabacum) 的生长和发育中的功能.
• 评估CRISPR/CAS9技术对多倍体烟草基因淘汰的有用性.
• 为了阐明NtPDK1s和烟草中极性auxin运输之间的关系.

主要方法:

• 通过CRISPR/CAS9基因编辑,在N. tabacum中产生了4个同类PDK1基因的淘汰线.
• 产生了转基因线,同时淘汰了8个NtPDK1等位基因中的5-7个.
• 敲击线的表型分析,包括对发育缺陷和极性辅酶运输的评估.

主要成果:

• NtPDK1a/1b/1c/1d淘汰赛线表现出显著的发育异常,包括融合的树叶,叶子收缩,叶子变异,根部增长迟缓和生育能力下降.
• 这些缺陷与被淘汰的NtPDK1等位基因数量相关,这表明了剂量依赖的效应.
• 极地auxin运输在淘汰赛线上显著受损,而auxin生物合成没有受到影响,反映了Arabidopsis的发现.
• 完全淘汰所有8个NtPDK1等位基因似乎是致命的,因为没有获得同卵性植物.

结论:

• NtPDK1s是重要的AGC激酶,调节烟草的生长和发育,主要是通过调节极性辅酶运输.
• 克里斯普尔/CAS9是一种强大的工具,用于研究基因功能,克服多体植物基因组中的冗余性.
• 这些发现突出了PDK1在不同物种植物发育中的保留作用.