低温胁迫下梁山慈竹体细胞突变体植株叶绿素荧光响应

以冷驯化的两种梁山慈竹(Dendrocalamus farinosus)体细胞突变体植株及梁山慈竹实生植株为材料,研究了梯度降温处理(依次为4、0、−5、−10和−15℃)对其叶绿素荧光参数的影响。结果表明,实生植株在−5℃胁迫下死亡,而突变体植株No.101-1b和No.101-1c直到−15℃胁迫下才出现死亡。低温胁迫后,突变体植株和实生植株的最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ有效光量子产量(YⅡ)和光化学淬灭系数(qP)均有降低,下降幅度排序为实生植株>No.101-1b>No.101-1c。非光化学猝灭系数(NPQ)显著高于胁迫前,以No.101-1c表现最为突出。品系和温度2个因素及两者交互作用对叶绿素荧光的影响均达到显著水平。总结得出,突变体植株No.101-1c具有较高的耐寒性,本研究可为耐寒梁山慈竹体细胞突变体植株的筛选提供科学依据。

大白菜小植株突变体s1光合能力及光反应相关基因的转录组分析

植株的大小与光合能力密切相关。本研究以大白菜小植株突变体s1和其野生型WT为材料,通过测定叶绿素含量、净光合速率、叶绿素荧光参数以及对光反应相关基因的转录水平分析,解析大白菜植株大小与光合能力的相关性。结果表明:与野生型相比,大白菜小植株突变体s1的叶绿素含量无显著差异,但光合速率显著降低29%;Fv/Fm和Y(II)值在二者之间无显著差异(P>0.05),而s1的外叶和新叶ETR值都显著低于WT;进一步的转录组分析表明光合电子传递链上的PSII、PC、FNR、ATP合酶相关基因表达下调0.94~1.69倍。由此证实,大白菜小植株突变体s1光合速率低与光合电子传递链中的基因表达下降及光合电子传递速率下降有关。该研究为进一步挖掘大白菜植株大小相关的优异基因资源提供了良好的试验材料,也为大白菜分子设计育种提供了理论依据。

水稻锌指蛋白基因CRISPR/Cas9突变体的构建及突变分析

【目的】通过CRISPR/Cas9基因编辑技术对水稻锌指蛋白基因(OsC3H54)进行基因编辑,筛选鉴定出其突变体植株,为深入研究OsC3H54的生物学功能提供良好材料,也为水稻锌指蛋白研究提供参考依据。【方法】通过E-CRISP在Os C3H54基因的外显子上设计靶点序列,将靶点序列连接至OsU6SK载体上,再与Cas9一起连接到pCAMBIA1300双元载体上,获得CRISPR/Cas9重组双元载体,通过农杆菌介导将其转入日本晴水稻愈伤组织,利用潮霉素进行抗性筛选,获得突变体植株,并分析其靶点位置的碱基及编码氨基酸突变情况。【结果】在OsC3H54基因第2个外显子上找到2个符合靶点设计要求的靶点,分别为TG1:5'-CCGCCGCGGCTGCCTTTGGATAC-3'和TG2:5'-CCTTCCC CAATGGCGGGGGTGGC-3'。将OsU6SK载体和靶点序列正确连接的重组载体与Cas9一起连接至pCAMBIA1300双载体上,成功获得CRISPR/Cas9重组双元载体(pCAMBIA1300-Cas9-TG1和pCAMBIA1300-Cas9-TG2)。通过农杆菌介导转入日本晴水稻,经潮霉素抗性筛选获得TG1靶点株系和TG2靶点株系,共16株CRISPR/Cas9突变体植株。CRISPR/Cas9突变体植株在靶点序列的突变位点位置附近出现套峰,表明2个株系的植株均发生碱基突变,其中Y1、Y2、Y3和Y4突变体植株均为单碱基插入突变,最终导致编码的氨基酸发生移码突变,蛋白翻译提前终止。【结论】水稻OsC3H54基因CRISPR/Cas9突变体植株的获得为进一步研究水稻锌指蛋白生物学功能提供了良好材料。