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叶色突变体是研究植物光合生理特性、叶绿素合成、叶绿体发育及相关基因表达的重要材料。本团队在Cinnamoyl-coA Reu 1(BpCCR1)基因的过表达白桦(Betula platyphylla)转化株系中发现一个黄叶突变株系,命名为yl(yellow leaf)株系。BpCCR1基因是木质素生物合成途径的关键酶,对木质素的生物合成具有重要意义。由于其它过表达株系的叶色正常,且没有研究表明BpCCR1基因具有此方面的功能,因此推断yl株系的产生是由于影响叶色相关基因的功能而引起的。本研究以野生型白桦WT、35S::BpCCR1转基因OE11株系和yl株系为材料,分别对参试株系进行叶色参数、光合色素含量、光合参数、抗氧化酶和丙二醛含量、相关基因表达和耐盐性分析,同时对参试株系进行 LncRNA(Long non-coding RNA)和 miRNA(microRNA)进行了测序,分析差异表达LncRNA和miRNA及其靶基因的功能。研究结果如下:(1)在整个生长期yl株系的叶绿素相对含量显著低于2个对照株系,其叶色参数L*、b*显著高于2个对照株系,而叶色参数a*显著低于2个对照株系。参试株系第2叶至第10叶的叶绿素a(ChIa)、叶绿素b(ChIb)、总叶绿素含量(ChI)及类胡萝卜素(Car)含量呈现逐渐递增的趋势。yl株系ChIa、ChIb、ChI及Car含量显著低于2个对照株系,其中yl株系第4叶的ChIa、ChIb、ChI及Car含量分别为2个对照株系均值的 41.71%、28.87%、30.11%和 30.81%。(2)参试株系第3叶到第10叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(T)总体呈现降低趋势,yl株系Pn、Gs和Tr低于2个对照株系,其中yl株系第4叶Pn、Gs和Tr仅为2个对照株系均值的61%、31%和37.5%。(3)与叶绿体发育相关的BpGLK1基因在yl株系中几乎不表达,与叶绿素合成相关基因在参试株系之间表达特性基本相一致。与光合作用相关的BpLhca3、BpLhcb1、BpLhcb2和BpLhcb4基因在yl株系中的相对表达量低于2个对照株系。(4)长光照处理下参试株系的相对苗高生长显著高于短光照处理,而短光照处理30天时yl株系的相对苗高生长显著高于2个对照株系。同一株系在长光照处理下ChIa、ChIb、ChI及Car含量显著高于短光照处理。长光照处理下参试株系的最大光化学效率(Fv/Fm)显著高于短光照处理。长光照处理下2个对照株系Pnn显著高于短光照处理,而长、短光照处理下yl株系Pn没有显著性差异。(5)不同光照强度处理表明正常光照条件下参试株系的相对苗高生长显著高于强光照和弱光照条件,而强光照条件下yl株系的相对苗高生长显著高于2个对照株系。强光照条件下yl株系的ChI、ChIa、ChIb和Car含量较正常光照和弱光照条件显著升高,分别为正常光照条件下yl株系ChI、ChIa、ChIb和Car含量的139.02%,151.65%,110.92%和 153.2%,弱光照条件下 yl株系 ChI、ChIa、ChIb 和 Car 含量的 156.02%,170.66%,123.72%和 156.28%。(6)参试株系盐处理结果表明2个对照株系的耐盐性较强,yl株系耐盐性较弱。(7)LncRNA 测序共获得 2187 个 LncRNA。53 个 LncRNA 在 WT_vs_yl和OE11_vs_yl中共同差异表达,其靶基因共参与到38个代谢通路,主要包括次生代谢物生物合成、嘌呤代谢、柠檬酸循环、戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化等通路。miRNA测序共获得274个miRNA。32个miRNA在WT_vs_yl和OE11_vs_yl中共同差异表达,其靶基因共参与16个代谢通路,主要包括内质网中蛋白质加工、玉米素生物合成、硫代谢、蛋白质运输和半乳糖代谢等通路。综上所述,yl株系光合色素含量、净光合速率显著降低。不同光照条件处理表明yl株系光的响应与2个对照株系不同。本研究从光合生理特性和相关基因表达特性角度研究yl株系。不仅丰富了木本植物关于叶色突变体的基础研究,同时可以为其它叶色突变体的研究提供一定的参考。