烟草PHYA基因的光温敏感性及生物学功能分析

烟草是一种对光照和温度要求都非常严格的喜光喜温作物,为了降低烟草品种对光照和温度的敏感性,扩大烟草品种的光温适应范围和种植区域。本研究克隆了NtPHYA基因,采用生物信息学方法预测了该基因在烟草上的功能,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制NtPHYA基因敲除突变体,分析了NtPHYA基因对烟草种子和烟苗光温敏感性及烟株生长的影响。结果表明,烟草NtPHYA与番茄SlPHYA基因的蛋白质序列相似度达92.15%,具有极为相似的理化性质,推测NtPHYA基因与番茄PHYA基因一样具有调控光温度敏感性和生长发育的功能;NtPHYA基因敲除突变体的光合色素含量、光合特性指标以及主要农艺性状均显著高于野生型,不同光温处理下突变体的NtPHYA基因表达量、种子萌发率均显著高于野生型。结果说明NtPHYA基因具有调控烟草光温度敏感性的功能,敲除NtPHYA基因能增加烟草光合色素含量、提高光合效率、促进烟株的生长,拓宽了烟草的光温适应范围和种植区域。本研究结果为解析NtPHYA基因对烟草生长发育的调控机理提供了理论参考和研究材料,对光温低敏感性烟草品种的选育具有重要的实践意义。