Cell证实：无需改变蛋白质，改变基因的调控就可以改变性状

通过基因组编辑，研究人员发现无需改变基因产生的蛋白质，就可以通过改变基因的调控来改变植物的性状。

　　

在番茄中，一种被称为WOX9发育基因能帮助产生花。但是，在地樱桃（groundcherries）中这种基因的作用却是未知的，地樱桃是与番茄植物密切相关的甜酸味水果。研究人员利用基因组编辑工具CRISPR改变WOX9的生成时间，地点或数量，可以增加地上的开花。与原植物相比，红色箭头指向额外的花枝。

在进化的时间尺度上，单个基因可能在不同物种中扮演不同的角色。一项研究指出可以通过基因组编辑，揭示基因的多重隐藏作用。

来自冷泉港实验室（CSHL）、HHMI的Zach Lippman教授，与以色列希伯来大学Idan Efroni合作，剖析了发育基因WOX9在不同植物中以及发育中不同时刻的活性。通过基因组编辑，他们发现无需改变基因产生的蛋白质，就可以通过改变基因的调控来改变植物的性状。

这一发现公布在Cell杂志上。

“基因”是编码蛋白质的DNA，其他附近的DNA片段也可以调节基因的活性，指示它们在何处，何时以及在何种程度上处于活跃状态。借助基因组编辑工具CRISPR，科学家可以将精确的突变引入DNA，包括这些调控区域。科学家们本来是希望使用CRISPR来微调植物性状，但该技术产生了令人惊讶的结果：一些基因证明具有以前未知的功能。

WOX9是几种“homeobox”基因之一，可帮助植物和动物在发育的结构中设定边界。尽管该基因在拟南芥的早期发育中起作用，但它也影响番茄的后期发育，包括繁殖和开花。

Lippman和Hendelman使用CRISPR在WOX9周围的调控DNA中产生了一系列突变，从而揭示了番茄，地樱桃和拟南芥植物的其他功能。如果给定正确的调控序列，该基因可以在所有这三个物种中诱导更多的花形成。因此，仅通过改变其调控，WOX9就可以提高这些作物和其他农作物的产量。这一发现表明其他基因也可能具有隐藏的多重作用。

“我们知道科学家们可能希望通过基因组编辑来针对大量基因，改善农作物，但是还有其他系列基因，它们可能具有真正有用的功能，也可以帮助改善农作物。因此，通过使用这种方法，可以揭示这些功能，然后可以预测地针对该特定角色微调该基因的活性，从而获得所需的性状修饰。”

（生物通）

原文标题：

Conserved pleiotropy of an ancient plant homeobox gene uncovered by cis-regulatory dissection