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基于CRISPR/Cas9的毛果杨PtrHBI1基因功能解析

2021-11-30王竹雯国艳娇周晨光姜立泉

南京林业大学学报(自然科学版) 2021年6期

王竹雯,国艳娇,李 爽,周晨光,姜立泉,李 伟

(林木遗传育种国家重点实验室(东北林业大学), 黑龙江 哈尔滨 150040)

木材是与人类生产生活息息相关的重要可再生资源[1-3]。木材的形成是复杂的、动态的、连续的[4],包括维管形成层细胞的分化、木质部细胞分化、次生细胞壁的积累和细胞程序性死亡[5-6]。转录因子在木材形成过程中起到关键调控作用[7]。

bHLH转录因子是植物中一个庞大的转录因子家族[8-10]。该基因家族在调控发育、胁迫响应、信号传导和次生生长方面起着重要作用[11-13],能够形成稳定、复杂的调控网络来提高植物的抗逆反应[14]。研究发现,AtHBI1参与拟南芥细胞伸长的信号调节,是油菜素内脂(BR)、赤霉素(GA)、温度和光信号通路下游细胞延伸的正向调节因子[15-17],其过表达植株的叶柄和下胚轴均伸长,且HBI1能和bHLH家族蛋白PRE1形成一个拮抗开关来影响光信号通路、温度和激素来调控细胞生长[18],而HBI1及其同源物的显性失活导致了细胞的矮化表型,表明HBI1作为中枢生长调控网络的关键节点,介导激素、环境和病原体信号的整合,在bHLH网络的反馈调节以及调节叶绿体功能和免疫应答方面发挥关键作用,在细胞延伸相关的激活基因中具有重要作用[19]。

继CRISPR/Cas9技术在哺乳动物细胞基因编辑应用之后,经过改造的CRISPR/Cas9载体也很快用于拟南芥、烟草、水稻、小麦、大豆和玉米等植物基因组的定向编辑研究[20-23]。2015年Fan等[24]率先将该系统应用在毛白杨(Populustomentosa)中的PtoPDS基因,获得了白化植株,自此CRISPR系统开始应用在树木中;……

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