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来源：植物科学最前沿
为了研究细胞过程，对其精确的时空和定量控制对于解析生物信号网络的动态变化以及获得期望表型是十分关键的。诱导型基因表达系统和诱导型基因编辑系统基因表达系统就是分别实现基因时空特异表达或敲除的两种方法。遗传编码的化学诱导系统已被广泛用于原核生物和各种真核生物中的基因表达和其他信号传递事件的靶向操纵。但化学诱导系统也具有多效活性、毒性和有限的时间和空间分辨率的局限性，因此新型诱导系统的开发十分有价值。光遗传学是用光控制细胞过程的遗传学方法。它提供了对生物信号和代谢过程的时空、定量和可逆的控制。然而，光遗传学在植物研究中是滞后的，因为生长所需的环境光会导致不希望的系统性激活。2020年6月29日，Nature methods 在线发表了德国杜塞尔多夫大学合成生物学研究所Zurbriggen团队题为“Optogenetic control of gene expression in plants in the presence of ambient white light”的论文。该研究开发了一种可用于植物的光开关元件（Plant usable light-switch elements，PULSE）来解决光遗传学工具与植物生长需求兼容性的问题，这是一种在环境光下可逆控制植物基因表达的光遗传学工具。PULSE将蓝光感应抑制调节和红光感应激活调节结合在一起。基因表达只在红光下被激活，在白光或黑暗中则不活跃。作者首先在拟南芥原生质体中对PULSE进行了测试，PULSE实现了对基因表达的定量和时空可逆控制，在白光或暗处处于“关闭”状态时，实现了高表达诱导率（高达约400倍）。进一步，该团队将PULSE与转录因子或CRISPR–Cas9介导的基因激活系统（dCas9–TV）相结合，进一步展示了其对拟南芥的光控制激活作用。PULSE为植物研究和生物技术开辟了广阔的实验途径。
来源：frontiersin 植物科学最前沿
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