木质素是植物生长发育过程中重要的次生代谢物,在调控植物生长发育、应对生物胁迫和非生物胁迫Gefitinib-based PROTAC 3分子量等多方面起着重要的作用。近期研究表明木质素的合成受ABA通路的诱导,为木质素的合成响应干旱胁迫提供了有力的证据。木质素合成途径涉及到多种酶类,其中肉桂酰辅酶A还原酶(Cinnamoyl-CoA Reductase,CCR)是催化植物木质素合成的重要限速酶。白桦(Betula platyphylla)是广泛分布于我国东北地区的先锋树种,生长快、结实量多、萌生能力强,同时白桦还是珍贵用材可以作为板材树种。面对全球气候变暖趋势的日益加重,我国干旱半干旱地区面积持续增加,而且林业用地多为困难立地的现实问题,围绕林木速生、优质、高抗的长期育种目标,获得生长发育正常且具有较强耐旱性的林木种质资源,对于困难立地的生态修复、速生品种、选育抗逆品种资源等工作具有重要价值。本实验通过系统分析白桦BpCCRs基因家族成员的结构、保守的功能域、表达模式等信息,以白桦家系良种1-34成熟种子为试验材料,利用基因编辑方法获得了BpCCR1、BpCCR2基因的单基因和双基因突变体,利用生长参数、生理指标、叶片失水率等指标方面鉴定了突变体表型,通过试验探究白桦BpCCR1与BpCCR2在调控白桦生长发育以及耐旱性的作用,为解析BpCCR1与BpCCR2基因功能,通过基因编辑技术获得优质抗逆白桦种质资源奠定研究基础。主要研究结果如下:1、通过同源序列比对在白桦中找到23个BpCCRs基因,并进行了基因结构、进化树和功能域分析。所有BpCCRs都包含NADP-binding结构域。其中BpCCR2与拟南芥At CCR1和杨树PPCCR2氨基酸相似度最高,亲缘关系近。BpCCR1启动子区有6种胁迫或激素响应元件,BpCCR2启动子区有2种胁迫或激素响应元件。2、白桦BpCCRs基因家族成员的表达具有组织特异性。BpCCR1与BpCCR2在根、茎、叶中均高表达。2、针对BpCCR1与BpCCR2基因各设计了2个sg RNA,共构建4个基因编辑载体,使用4种载体分别构建BpCCR1单基因突变体、BpCCR2单基因突变体以及BpCCR1/BpCCR2双基因突变体。通过农杆菌介导Clinical immunoassays白桦合子胚诱导愈伤组织途径获得突变植株,共侵染485个合子胚,遗传转化阳性植株263株,其中70株发生了基因突变,平均遗传转化率为54.23%,平均基因编辑效率为26.52%。3、T_0代得到1株BpCCR1/BpCCR2双基因突变体、5株BpCCR1基因双等位基因突变体、1株BpCCR1基因杂合突变体、MC3分子式7株BpCCR2基因杂合突变体。4、白桦bpccr1突变体与野生型相比,植株较高,叶绿素含量明显高于野生型。茎中木质素含量上升,叶中的木质素含量显著降低。光合速率显著高于野生型,表现为速生表型。5、白桦bpccr2突变体与野生型相比,生长正常,叶绿素含量显著高于野生型。茎和叶中的木质素含量都显著降低。叶片失水率显著高于野生型,气孔开度显著增大,表现为耐旱性降低。