敲除两个拟南芥氯离子木质部装载通路的比较研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shigoujushi
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盐胁迫下,氯离子(Cl?)在植物体内过量积累造成Cl?毒害(Cl?toxicity)。目前,针对盐胁迫下Cl?转运的研究还非常滞后。研究表明,NPF2.4和SLAH1/SLAH3介导了Cl?的木质部装载,从而响应盐胁迫,并调控Cl?在叶中的积累。由于这两个基因的T-DNA插入突变体都相对缺乏。因此,本研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术,在拟南芥野生型背景下,成功敲除了NPF2.4和SLAH1基因,得到npf2.4(1,2,3,4)和slah1-2突变体。将npf2.4突变体分别与slah1(SALK039811)和slah1 slah3杂交,进而得到纯合的npf2.4 slah1双突变体以及npf2.4 slah1 slah3三突变体。在正常条件下,单突变体slah1和npf2.4(1,2,4)叶中的Cl?含量,相比对照都有一定程度的减少。同时,双突变体npf2.4-2 slah1和npf2.4-4 slah1叶中的Cl?含量,相比对照分别减少了39%和27%。在200 mM NaCl处理的土壤培养条件下,双突变体npf2.4-2 slah1和npf2.4-4 slah1叶中的Cl?含量,相比对照分别减少了55%和33%。结果表明,同时敲除NPF2.4和SLAH1这两个Cl?木质部装载通路中的基因,对叶中Cl?含量的调节很可能有叠加效果。后续,用双突变体和三突变体材料进行RNAseq,以鉴定其它参与调控Cl?积累的新基因。本研究还发现,NPF2.4的基因表达水平在ABA受体缺失的突变体(pyr1 pyl1 pyl2 pyl4 pyl5 pyl8)背景下,被盐胁迫(75 mM NaCl)显著上调,不再受盐胁迫的抑制。这说明NPF2.4是处在ABA信号通路的下游,盐胁迫对其的抑制是通过ABA间接实现的。与NPF2.4不同的是,SLAH1的基因表达水平在ABA受体缺失的突变体背景下,仍然被强烈抑制,这说明NaCl对其的抑制是独立于ABA信号通路作用的。此外,在制备的4个独立株系npf2.4突变体中,npf2.4-4有着不同于WT或其它株系的表型,出现了种子的体积和重量都增大、叶形改变、叶缘锯齿状、表皮毛的数量减少和分叉数增多等表型,甚至个别突变体存在晚花和滞绿现象。这可能是因为非特异性的双链被编辑或者转基因片段插入造成内源基因的表达被阻断。
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