利用CRISPR/Cas9系统研究REVOLUTA参与烟草叶芽发育的调控

Regulation of Leaf Bud by REVOLUTA in Tobacco Based on CRISPR/Cas9 System

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摘要作物叶芽受到分生组织调控,调控叶芽是作物增产的有效措施之一.目前关于烟草分生组织调控的分子机理研究偏少,可用于株型改良的种质资源缺乏.本研究通过CRISPR/Cas9 编辑系统靶向突变烟草REVOLUTA(REV)基因,分别构建两个不同REV单靶点序列C15NtREV和C16NtREV,通过农杆菌介导的叶盘转化方法获得再生苗,利用PCR测序鉴定转基因阳性单株,测序结果表明Ko-C15Ntrev突变体在NtREV氨基酸第 26 位置之后发生移码突变,而Ko-C16Ntrev突变体在NtREV氨基酸第 60位置之后发生移码突变.此外,借助扫描电镜分别观测两个单靶点纯合突变体顶芽表型,结果表明烟草Ko-C15Ntrev双拷贝同源突变体出现顶芽缺失和叶片畸形的表型,而Ko-C16Ntrev单拷贝同源突变体未表现出顶芽缺失,但顶芽发育迟缓.相较于野生型烟草,Ko-C16Ntrev突变体自然株高较野生型增加 3.76%,Ko-C16Ntrev突变体叶片数和腋芽鲜重分别较野生型减少21.47%和 23.41%,且均达到极显著差异,说明NtREV参与烟草顶端分生组织发育,进而调节叶和腋芽发育.这些突变体为后续研究烟草的叶芽发育分子机理提供了重要研究材料.