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IQM家族由6位成员组成,从IQM1到IQM6,是不依赖Ca2+的钙调素结合蛋白(Ca MBP)。近年来,本研究组专门对IQM家族基因的功能进行了深入研究。不过,由于缺乏相应突变体而未能对该家族多基因同时突变所产生的生长发育改变进行研究。因此,本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建IQM家族多基因突变体,并进行初步表型分析,得到以下主要结果:1分别在IQM家族6个成员的基因组上设计靶点接头,通过同源重组构建成相应小载体sg RNA表达盒:Laz At U3d-At U3b-At U3d-At U3b-At U6-1-At U6-29,并整合成p YLCRISPR/Cas9Pubi-N表达载体后转入野生型拟南芥Col-0。经抗生素抗性筛选,共获得70株T0代植株。最后经过编辑靶点测序,得到1个IQM1~IQM4的四突变体株系iqm(1,2,3,4)-1。2对四突变体iqm(1,2,3,4)-1进行了初步表型分析及相关的基因表达分析的主要结果如下:1)缺糖胁迫对种子萌发的影响:在1/2MS培养基上,iqm(1,2,3,4)-1与Col的萌发无显著性差异;在无糖1/2MS培养基上,从第2天至第7天均显示iqm(1,2,3,4)-1比Col的种子萌发率高,推测iqm(1,2,3,4)-1的种子萌发对缺糖比Col更不敏感;在无维生素B5(VB5)的1/2MS培养基上,iqm(1,2,3,4)-1对比Col的萌发无显著性差异。2)缺糖胁迫对根长的影响:在1/2MS培养基上,iqm(1,2,3,4)-1的平均根长较Col短一些,且在第4、第5天有显著性差异;而在无糖垂直培养基中,iqm(1,2,3,4)-1的平均根长与Col较为相近,无显著性差异,说明iqm(1,2,3,4)-1的根生长对缺糖不敏感。3)多效唑对种子萌发的影响:多效唑(PAC)是植物赤霉素(GA)合成的抑制剂。在1/2MS培养基添加PAC,抑制iqm(1,2,3,4)-1和Col的萌发,且四突变体的萌发率显著低于野生型;在1/2MS培养基添加PAC和GA3,Col的萌发率基本恢复成其在1/2MS培养基上的萌发率,但是iqm(1,2,3,4)-1的萌发率却不能完全恢复,说明其对GA的减少与增加非常敏感。分别观察4个相关的单突变体在上述两种处理中的表型,只有iqm3-2呈现出与四突变体一致的表型,说明iqm(1,2,3,4)-1和iqm3-2对GA含量减少或增加的敏感性相似,推测四突变体的这些表型决定于IQM3基因的突变。4)赤霉素合成与反应关键基因的表达分析:以Actin2为内参基因,对从萌动种子提取的RNA的反转录产物进行q PCR定量分析。结果表明,在iqm(1,2,3,4)-1与iqm3-2中,GA合成关键基因GA20ox1和GA2ox1的表达均下调;GA受体基因GID1a和GID1b、GA反应的关键基因家族Dellas(GAI、RGA、RGL1、RGL2、RGL3)、与Della降解相关的F-box蛋白基因SPY的表达均不同程度上调;其他3个相关单突变体中这些基因的表达均不与前二者一致。以上结果说明,在GA调控种子萌发信号通路中IQM3可能位于IQM1、IQM2、IQM4的下游,进一步印证iqm(1,2,3,4)-1的种子萌发表型可能主要是由IQM3突变决定的结果。5)成花表型分析:观察统计了长日照和短日照条件下的开花时间和开花时的莲座叶数量,结果表明,与Col相比,四突变体iqm(1,2,3,4)-1在长日照条件下开花推迟,莲座叶增多。总之,通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了IQM基因家族的四突变体iqm(1,2,3,4)-1,这为进一步研究IQM家族基因功能提供了新材料;通过表型和基因表达分析,发现四突变体在PAC处理下的种子萌发表型可能决定于IQM3基因的突变,提示在赤霉素调控种子萌发的信号通路中,IQM3可能活动在IQM1、IQM2、IQM4的下游。