通过合成遗传回路实现植物根系形态重编程

近年来，随着研究手段和分子技术的突飞猛进，植物科学领域研究成果节节攀升，并鉴定了多个与农艺性状相关的关键调节因子，为全球农业可持续发展奠定了基础。然而，由于目前很难在植物中以特定模式实现基因表达，因此如何将这些基因的功能应用到农业生产中仍具挑战【1】。值得一提的是，合成遗传回路被证明是一种实现特定基因表达模式的可行方案，并已在多种原核生物和真核细胞系中构建【2】；然而，由于转基因株系的生长时间尺度较长，并且在异质细胞类型中调节回路活性的难度很大【3】，该技术尚未在植物中实现。

近日，美国Stanford University的研究人员在Science在线发表了一篇题为Synthetic genetic circuits as a means of reprogramming plant roots的研究论文，该研究在烟草体系中成功构建了合成遗传回路，并在模式植物拟南芥中实现了通过逻辑回路操纵基因表达的空间模式以改变根系形态。Science还同期配发了美国University of California的Simon Alamos和Patrick M. Shih撰写的题为Synthetic gene circuits take root-Complex spatial patterns of gene expression are engineered in plants to modulate root morphology的评论文章，对该项工作的研究意义和重要性进行了介绍。