[技術突破] 可誘導的基因突變系統 20191008 BioRxiv

An inducible genome editing system for plants

Xin Wang, Lingling Ye, Robertas Ursache, Ari Pekka Mähönen

ABSTRACT

Conditional manipulation of gene expression is a key approach to investigating the primary function of a gene in a biological process. While conditional and cell-type specific overexpression systems exist for plants, there are currently no systems available to disable a gene completely and conditionally. Here, we present a novel tool with which target genes can be efficiently conditionally knocked out at any developmental stage. The target gene is manipulated using the CRISPR-Cas9 genome editing technology, and conditionality is achieved with the well-established estrogen-inducible XVE system. Target genes can also be knocked-out in a cell-type specific manner. Our tool is easy to construct and will be particularly useful for studying genes which have null-alleles that are non-viable or show strong developmental defects.

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植物專用的誘導性基因編輯系統

摘要

條件式的操控基因表現，對於研究生物現象中基因的基礎功能而言，是非常重要的研究方法。 在植物中，在特定細胞中，條件式地過度表現基因的系統已經建立，但是目前仍然沒有一個好的系統可以在不同的情況下，完全的移除一個基因的功能。在此，我們展示一個新的工具，可以有效地在任何的生長階段，以及不同的情況下移除目標基因。在操控基因的機制上，我們利用CRISPR-Cas9系統，而在不同情況下的調控，我們利用已經建立好的雌激素誘導系統（XVE）來執行。目標基因也可以在針對單一細胞種類的狀況下，進行基因剔除。我們的系統是個容易建構的系統，而且對於當失去功能是會造成植物無法存活或是會有非常嚴重的生長缺陷的基因而言，會特別的有用。

上圖是利用螢光來顯示基因剔除的效用。在誘導一天後，已經可以明顯發現螢光逐漸減少，而且在三天後，已經可以逐漸看到根的型態改變，直到八天後，整個跟的生長已經崩壞。

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＊在前幾天的摘要翻譯中，我曾經提到也許可以利用誘導的系統來克服植物無法生存的困難。這篇preprint（尚未經由審閱的搶先版）中，就清楚地利用了這個系統，在不同的促進子下，可以在特定的細胞形態中進行基因剔除。這對於特定時間空間下的研究，會有非常重大的影響，可以期待接下來會有很多針對特定細胞在特定的狀況下，缺乏已知的重要基因，會發生什麼樣的生理變化。