Virus-mediated, heritable gene editing in groundcherry (Physalis grisea)

基因组编辑 生物 体细胞 基因组 遗传学 基因 转录激活物样效应核酸酶 基因复制 移码突变 驯化 计算生物学 清脆的 索引 锌指核酸酶 反向遗传学 基因组学 适应(眼睛) 基因组进化 等位基因 突变 生殖系 进化生物学
作者
Redeat Tibebu,Evan E. Ellison,Sydney R. Winecke,Lynn E. Prichard,Nick Klejeski,Lilee I. Donahue,Jon P. Cody,Can Baysal,Colby G. Starker,Joyce Van Eck,Daniel F. Voytas
出处
期刊:Frontiers in Plant Science [Frontiers Media]
卷期号:17
标识
DOI:10.3389/fpls.2026.1794888
摘要

Introduction Virus-induced gene editing (VIGE) provides a powerful alternative to conventional plant genome engineering by enabling in planta delivery of genome-editing reagents without repeated use of tissue culture. Here, we establish Tobacco rattle virus (TRV)–mediated VIGE as an efficient system for somatic and heritable genome editing in groundcherry ( Physalis grisea ). Methods Using Cas9-expressing plants, we targeted the visual marker gene PHYTOENE DESATURASE (PDS) and the domestication gene CLAVATA1 (CLV1) via TRV-mediated delivery of guide RNAs. Editing efficiencies were evaluated in somatic tissues and across progeny to assess heritability. Results Targeting of PDS resulted in somatic editing frequencies of 80–95% and consistent recovery of heritable edits, with all infected plants (n = 5) producing edited progeny, including fully albino seedlings carrying frameshift mutations in all alleles. The primary Cas9-expressing line was unexpectedly tetraploid, likely due to genome duplication during tissue culture. Despite this, VIGE efficiently generated mono-, bi-, tri-, and tetra-allelic mutations, demonstrating robust editing across four alleles simultaneously. Targeting of CLV1 achieved somatic editing frequencies of up to 73%, with 60% of T0 plants producing heritable edits. Edited plants exhibited increased floral organ number and multilocular fruits, consistent with CLV1 loss-of-function phenotypes. Conclusion These results demonstrate that VIGE enables rapid, efficient, and heritable genome editing in groundcherry, even in a tetraploid context, highlighting its potential to accelerate genetic improvement and de novo domestication of underutilized crops.
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