近日科學家們借助自動化平臺,建立了首個植物遺傳學開關的綜合性文庫,以幫助全球學者更好的理解植物對環境改變的適應,培育更好的植物品種。相關論文于七月十七日發表在Cell旗下的Cell Reports雜志上。
該文庫的建立耗時八年,包含大約兩千個植物轉錄因子的克隆。轉錄因子是天然的遺傳學開關,研究者們可以通過操作這些轉錄因子改善植物的關鍵性狀,例如耐寒性和種子的量。
“轉錄因子能夠進入細胞核,結合到特定的DNA序列上,”文章的通訊作者,南加州大學的Dornsife文理學院院長Steve Kay說。“它們能夠根據細胞適應環境的需求,控制基因的開關,調節基因的活性。”
基因啟動子上結合的轉錄因子組合,是轉錄水平的重要決定因素。轉錄因子與啟動子的互作,形成了轉錄調控網絡的基礎。
植物研究得到的資助比生物醫學研究少得多,而Kay希望這項研究能為資金并不充裕的植物研究提供幫助。該文庫中的克隆都來自開花植物擬南芥,其克隆儲存在微孔板中,可以發送給世界各地的科學家。
“我們想要構建高保真度的金標轉錄因子文庫,服務于全球的植物研究群體,”Kay說,他主要在植物中進行生物鐘研究。“擬南芥可以看作是植物界的小白鼠,我們從果蠅和小鼠中了解了不少人體的生物過程,同樣我們也通過擬南芥學到了許多有關生物鐘的知識。”
文章的共同第一作者Jose L. Pruneda-Paz認為,轉錄因子文庫將“最終幫助我們在分子水平上理解植物的功能機制。”
Pruneda-Paz和文章的另一位共同第一作者Ghislain Breton,在2006年首次想到要構建這樣一個文庫。當時他們正在針對CCA1和LHY的生成,研究植物對明暗循環的適應機制。CCA1和LHY是兩個調控擬南芥生物鐘基因的轉錄因子。
傳統的基因功能研究是,給基因引入突變看看是否會影響某種表型,但在這種情況下該方法并不奏效。于是研究人員決定采用“相反的策略”,“我們決定克隆所有的轉錄因子,然后看哪個轉錄因子結合和調控CCA1的表達。就這樣我們開始了文庫的構建工作,”Pruneda-Paz解釋道。
據Breton介紹,該文庫在歐美已經衍生出了70個研究項目。
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