为探究转录因子NtMYB4a参与调控烟草(Nicotiana tabacum)抵抗干旱胁迫的能力,以NtMYB4a过表达株系(OE)、敲除株系(KO)和野生型(WT)为材料,通过盆栽实验模拟自然干旱胁迫,对比分析三个株系在干旱胁迫0、2、4、6、8 d和复水2 d后的光合特征、根系活力、叶绿素、脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量以及抗氧化酶活性等指标.结果表明,OE株系的净光合速率(Pn)、根系活力、叶绿素含量、Pro含量以及SOD、POD和CAT活性均显著高于WT株系,而蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、MDA含量则显著低于WT株系;KO株系多数时期Pn、根系活力、叶绿素含量、Pro含量及SOD、POD和CAT活性显著低于WT株系,Tr、Gs、MDA含量则显著高于WT株系.因此,超表达NtMYB4a可能通过提高烟草的光合能力、根系活力和抗氧化酶活性,减少细胞膜损伤来提高烟苗抗旱性.

MYB转录因子在植物生长发育和抵御胁迫中起着重要的作用.为开展烟草(Nicotiana tabacum)NtMYB4a的功能研究和新种质的创制,本研究以NtMYB4a为靶基因,根据其CDS序列在第1和第3外显子上选定两个靶标Y1和B1,分别合成Oligo二聚体后和CRISPR载体连接,转化大肠杆菌(Escherichia coil)感受态DH5α后提取质粒并测序,将测序正确的质粒Y1-1和B1-1经LguⅠ酶切后用T4连接酶进行重组连接,成功构建了CRISPR/Cas9编辑系统的双靶标敲除载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的叶盘法来转化烟草,经PCR和测序鉴定获得29株阳性植株,阳性率为24.37％,其中15株在靶点和非靶点处发生了不同程度的突变,共有4种突变类型,突变率为51.72％.初步观察发现NtMYB4a编辑T0代植株出现不同程度的矮化和花色变异,甚至死亡.qRT-PCR分析发现T0代植株花、茎、叶中NtMYB4a表达量不同程度下调.本研究为后续开展NtMYB4a的功能和以NtMYB4a为节点的分子调控机制研究提供了基础资料.