通过基因编辑改变本氏烟草（Nicotiana benthamiana）的植株结构，以实现封闭环境中高效生产重组蛋白

《Plant Biotechnology Journal》：Gene Editing of Nicotiana benthamiana Architecture for Space-Efficient Production of Recombinant Proteins in Closed Environments

【字体：大中小】 时间：2026年05月16日 来源：Plant Biotechnology Journal 10.5

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　　摘要室内垂直农业（VF）在植物蛋白生物工厂的栽培中具有实际优势，包括植物的一致性、产品的一致性、水资源/养分的循环利用以及全年生产周期的实现。在人工照明、自动化灌溉、植物处理、环境控制以及空间利用优

摘要

室内垂直农业（VF）在植物蛋白生物工厂的栽培中具有实际优势，包括植物的一致性、产品的一致性、水资源/养分的循环利用以及全年生产周期的实现。在人工照明、自动化灌溉、植物处理、环境控制以及空间利用优化等方面，已经取得了许多创新系统的进展。在这里，我们使用CRISPR/Cas9基因编辑技术生成了Nicotiana benthamiana的突变株系，这些突变株系具有紧凑、空间利用效率高的表型，非常适合垂直农业系统。我们的策略是通过抑制strigolactone的合成来改变顶端优势，strigolactone是一种抑制腋芽生长的负调控因子。通过抑制Carotenoid cleavage dioxygenase 7（CCD7）或Carotenoid cleavage dioxygenase 8（CCD8）的表达，生成了缺乏strigolactone的株系，这两种酶是strigolactone合成途径中的关键酶。敲除任一酶都不会影响植物的生长速度，但会显著影响其生长素/细胞分裂素的比率、叶片蛋白质组以及整体结构。ΔCCD突变株表现出以腋芽生长为导向的发育模式，糖酵解和苹果酸代谢途径发生了改变，从而促进了丙酮酸和细胞分裂素的产生，其空间占用面积比常用的蛋白质表达菌株LAB减少了45%–50%。最重要的是，每个植株的重组蛋白产量在突变株系中得到了保持，这一点通过GFP和rituximab（一种具有治疗价值的嵌合抗体）得到了验证。我们的数据证实了ΔCCD7和ΔCCD8敲除导致strigolactone缺乏的作用，这些突变株系生成的N. benthamiana更紧凑、空间利用效率更高，更适合垂直农业系统。