2020年6月11日，美國布拉斯加-林肯大學植物科學創(chuàng)新中心和生物化學系Edgar B.Cahoon教授在the Plant Cell在線發(fā)表了題為“Unregulated Sphingolipid Biosynthesis in Gene-Edited ArabidopsisORM Mutants Results in Nonviable Seeds with Strongly Reduced Oil Content”的文章。作者通過基因編輯技術敲除擬南芥Orosomucoid-like protein（ORM）基因，從而使擬南芥鞘脂生物合成途徑受到抑制，神經(jīng)酰胺過度積累導致種子失活，含油量大幅度降低。

Orosomucoid-like proteins（ORMs）與絲氨酸棕櫚酰轉移酶（SPT）相互作用，負調(diào)控鞘脂生物合成，這是一個可逆的過程，對平衡細胞生長和程序性細胞死亡所需的鞘脂水平至關重要。在真核生物中，SPT主要受到翻譯修飾調(diào)節(jié)，以促進鞘脂生長和膜功能，同時限制LCBs和神經(jīng)酰胺的積累。ORMs現(xiàn)在被認為是負調(diào)控SPT的非催化蛋白。在之前的植物研究中缺少ORMS突變體，因此對鞘脂生物合成在SPT水平上對種子活力的重要調(diào)節(jié)作用并不清楚。

本研究通過CRISPR/CaS9基因敲除技術敲除擬南芥中兩個ORM基因。通過對突變體雜交產(chǎn)生了orm1-/- orm2+/-，orm1+/- orm2-/-，orm1+/- orm2-/-等一系列突變體，其中orm1-/- orm2-/-突變體種子中積累了較高水平的神經(jīng)酰胺，種子不存活，表現(xiàn)出胚胎發(fā)育異常，與野生型種子相比，其含油量降低了80%。同時作者鑒定到了一個ORM 1突變體，在其第二個跨膜結構域附近缺少一個氨基酸（Met51），從而保留了它的膜拓撲結構。在ORM 2背景中表達這一等位基因，發(fā)現(xiàn)此類植株在苗期之前就會死亡，并且會積累大量的神經(jīng)酰胺，細胞器結構發(fā)生改變，衰老和病理相關的基因表達增加。這些幼苗還表現(xiàn)出鞘脂分解酶基因的表達上調(diào)，可能存在維持鞘脂平衡的其他機制。利用雜家后代的一些列組合作者也利用基因編輯技術評估ORM1和ORM2的冗余度，表明ORM2比ORM1對分生組織功能的貢獻更大。