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The Arabidopsis R‐SNARE protein YKT61 is essential for gametophyte development
Journal of Integrative Plant Biology ( IF 9.3 ) Pub Date : 2020-09-12 , DOI: 10.1111/jipb.13017 Ting Ma 1 , En Li 1 , Lu-Shen Li 1 , Sha Li 1 , Yan Zhang 1
Journal of Integrative Plant Biology ( IF 9.3 ) Pub Date : 2020-09-12 , DOI: 10.1111/jipb.13017 Ting Ma 1 , En Li 1 , Lu-Shen Li 1 , Sha Li 1 , Yan Zhang 1
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Gametophyte development is a pre‐requisite for plant reproduction and seed yield; therefore, studies of gametophyte development help us understand fundamental biological questions and have potential applications in agriculture. The biogenesis and dynamics of endomembrane compartments are critical for cell survival, and their regulatory mechanisms are just beginning to be revealed. Here, we report that the Arabidopsis thaliana SNARE (soluble N‐ethylmaleimide sensitive factor attachment protein receptor) protein YKT61 is essential for both male and female gametogenesis. By using clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR‐associated protein 9 (Cas9)‐based genome editing, we demonstrated that male and female gametophytes carrying YKT61 loss‐of‐function alleles do not survive. Specifically, loss of YKT61 function resulted in the arrest of male gametophytic development at pollen mitosis I and the degeneration of female gametophytes. A three‐base‐pair deletion in YKT61 in the ykt61‐3 mutant resulted in a single‐amino acid deletion in the longin domain of YKT61; the resulting mutant protein does not interact with multiple SNAREs and showed substantially reduced membrane association, suggesting that the N‐terminal longin domain of YKT61 plays multiple roles in its function. This study demonstrates that Arabidopsis YKT61 is essential for male and female gametogenesis and sets an example for functional characterization of essential genes with the combination of Cas9‐mediated editing and expression from a Cas9‐resistant transgene.
中文翻译：
拟南芥 R-SNARE 蛋白 YKT61 对配子体发育至关重要
配子体发育是植物繁殖和种子产量的先决条件；因此，配子体发育的研究有助于我们理解基本的生物学问题并在农业中具有潜在的应用。内膜隔室的生物发生和动力学对细胞存活至关重要，它们的调节机制才刚刚开始被揭示。在这里，我们报告拟南芥SNARE（可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体）蛋白 YKT61 对雄性和雌性配子发生都是必不可少的。通过使用成簇的规则间隔短回文重复序列 (CRISPR)/CRISPR 相关蛋白 9 (Cas9) 的基因组编辑，我们证明了携带YKT61 的雄性和雌性配子体功能丧失的等位基因无法存活。具体而言，YKT61功能的丧失导致花粉有丝分裂 I 时雄性配子体发育停滞和雌性配子体退化。ykt61-3突变体中YKT61中的三碱基对缺失导致 YKT61 长链蛋白结构域中的单个氨基酸缺失；由此产生的突变蛋白不与多个 SNARE 相互作用，并显示出显着减少的膜结合，表明 YKT61 的 N 末端长链蛋白结构域在其功能中发挥多种作用。本研究表明拟南芥 YKT61 对雄性和雌性配子发生至关重要，并为基本基因的功能表征树立了榜样，结合 Cas9 介导的编辑和来自 Cas9 抗性转基因的表达。
更新日期：2020-09-12
中文翻译：
拟南芥 R-SNARE 蛋白 YKT61 对配子体发育至关重要
配子体发育是植物繁殖和种子产量的先决条件；因此，配子体发育的研究有助于我们理解基本的生物学问题并在农业中具有潜在的应用。内膜隔室的生物发生和动力学对细胞存活至关重要，它们的调节机制才刚刚开始被揭示。在这里，我们报告拟南芥SNARE（可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体）蛋白 YKT61 对雄性和雌性配子发生都是必不可少的。通过使用成簇的规则间隔短回文重复序列 (CRISPR)/CRISPR 相关蛋白 9 (Cas9) 的基因组编辑，我们证明了携带YKT61 的雄性和雌性配子体功能丧失的等位基因无法存活。具体而言，YKT61功能的丧失导致花粉有丝分裂 I 时雄性配子体发育停滞和雌性配子体退化。ykt61-3突变体中YKT61中的三碱基对缺失导致 YKT61 长链蛋白结构域中的单个氨基酸缺失；由此产生的突变蛋白不与多个 SNARE 相互作用，并显示出显着减少的膜结合，表明 YKT61 的 N 末端长链蛋白结构域在其功能中发挥多种作用。本研究表明拟南芥 YKT61 对雄性和雌性配子发生至关重要，并为基本基因的功能表征树立了榜样，结合 Cas9 介导的编辑和来自 Cas9 抗性转基因的表达。
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