CRISPR/Cas-редактирование гена CPC у Arabidopsis thaliana

Актуальность. Идентификация генов-мишеней, обеспечивающих видимый фенотипический эффект, может способствовать разработке стратегий бесследного геномного редактирования и использованию получаемых сортов сельскохозяйственных культур в сельском хозяйстве. CAPRICE (CPC) представляет собой одноповторный транскрипционный фактор R3 MYB, участвующий в биосинтезе антоцианов и образовании трихом. Предположительно, CPC контролирует экспрессию дигидрофлавонол-4-редуктазы (DFR) — ключевого гена биосинтеза антоцианов.

Цель — определить, приводит ли нокаут гена CPC с помощью CRISPR/Cas9 к видимому накоплению антоцианов.

Материалы и методы. Для вырезания домена MYB из гена CPC Arabidopsis thaliana были подобраны 3 направляющие РНК. В редактированных растениях изучали содержание антоцианов и экспрессию генов CPC и DFR.

Результаты. Ожидаемая делеция 662 п. н. была обнаружена у 2,7 % устойчивых к глюфосинату растений, однако ни одна из мутаций не была гомозиготной. Четыре отредактированные линии были изучены в четырех поколениях. В отредактированных линиях наблюдалась активация гена DFR, однако по экспрессии гена CPC, содержанию антоцианов и развитию трихом они существенно не отличались от контрольных растений. Более того, у A. thaliana пигментация не зависела напрямую от экспрессии генов DFR или CPC.

Заключение. Наши результаты демонстрируют, что ген CPC участвует в регуляции экспрессии гена DFR и пути биосинтеза антоцианов, однако при появлении мутаций растения могут использовать другие факторы транскрипции для поддержания гомеостаза. Таким образом, ген CPC арабидопсиса не является подходящей мишенью для исследований системы CRISPR/Cas.