橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值

本课题组前期在橡胶树原生质体中分别实现了基于CRISPR/Cas9-RNP及质粒介导的瞬时转化基因编辑,并以HbPDS基因为靶标,在橡胶树愈伤组织中实现了农杆菌介导的稳定转化基因编辑,并获得了出现白化表型的愈伤组织,但由于橡胶树愈伤诱导体胚的技术还不稳定,导致未能获得基因编辑植株。为了获得橡胶树基因编辑幼苗,本研究继续以HbPDS基因为靶标,改用橡胶树体胚为侵染受体,开展农杆菌介导的遗传转化,经潮霉素抗性筛选获得增殖的T_0代抗性体胚,通过Cas9基因分子检测共挑选出116个阳性转化体胚,通过对靶点处的测序检测发现有5个胚块发生了基因编辑,编辑效率为4.3%。通过植株再生程序,获得了2株再生植株,表型观测均是嵌合体,表现为同一编辑植株上同时存在绿色及白化叶片。同时取白化叶片和绿色叶片进行高通量测序,发现二者均已发生了基因编辑,除了1个白化叶片发生了纯合双等位突变之外,其余叶片均为嵌合突变。其中,白化叶片编辑细胞的占比介于86%~100%之间,而绿色部位编辑细胞所占比例介于66%~69%之间,说明橡胶树CRISPR/Cas9编辑植株出现预期表型的突变阈值高于69%,介于70%~85%之间,为今后创制有表型的橡胶树基因编辑幼苗提供理论指导。同时,本研究证明了T_0代转化体胚及其获得的再生植株嵌合比例太高,不宜作为植株再生的材料,为今后通过对T_0代阳性体胚进行继代获得T_1代纯合体胚,并以T_1代体胚为转化受体获得纯合基因编辑植株提供思路。本研究首次公开报道获得了橡胶树基因编辑植株,尽管是嵌合植株,但也增进了对CRISPR/Cas9在橡胶树中作用的理解,为下一步在橡胶树中改进并应用基因编辑技术奠定基础。

EBR对盐胁迫下玉米幼苗生理指标及抗氧化酶和水孔蛋白基因表达量的影响

以玉米自交系Mo17为材料,用不同浓度的EBR处理150 mmol/L NaCl胁迫的玉米幼苗,测定其叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量和根系活力等指标,同时通过荧光定量PCR测定CAT酶基因和ZMPIP2-4基因的表达。结果表明,EBR处理后,玉米幼苗的POD酶活性、可溶性糖含量、脯氨酸含量和根系活力增加,MDA含量降低。EBR处理浓度为0.1 mg/L时,可溶性糖、过氧化物酶和根系活力显著增加;EBR浓度为0.001 mg/L时,酶(CAT)基因的表达量有明显上升。EBR浓度为0.1 mg/L时,在生理层面可有效增加玉米抗盐胁迫的能力;0.001 mg/L时在基因层面可显著增加玉米幼苗抗盐胁迫CAT和ZMPIP2-4基因表达量。有效缓解盐胁迫的最适EBR浓度为0.1 mg/L。玉米幼苗抗胁迫基因表达后调控具体机理尚不清楚,需进一步探究。