烟叶

使用 CRISPR 激活剂定制设计本氏烟叶中的代谢物组成

摘要基于 CRISPR 结构的转录调控因子扩展了我们重新编程植物内源基因表达的能力。它们的潜在应用之一是通过激活给定代谢途径中的选定酶来定制植物代谢组。使用之前描述的可多路复用的 CRISPR 激活剂 dCasEV2.1，我们测定了烟草叶中四种不同黄酮类化合物（即柚皮素、圣草酚、山奈酚和槲皮素）的选择性富集。在仔细选择目标基因和引导 RNA 组合后，我们为这四种代谢物中的每一种创建了成功的激活程序，每个程序激活 3 到 7 个基因，单个基因激活水平范围为 4 到 1500 倍。对每个多基因激活程序的黄酮类化合物谱进行代谢分析显示，目标代谢物及其糖基化衍生物的富集明显且具有选择性。值得注意的是，非目标代谢谱的主成分分析根据其活化处理清楚地区分了样品，而层次聚类将样品分成五组，对应于预期的四个高度富集的代谢物组和一个未活化的对照。这些结果表明，dCasEV2.1 是一种强大的工具，可以重新引导代谢通量以积累感兴趣的代谢物，为植物中代谢内容的定制设计打开了大门。