激酶编码基因BnaBIN2的功能缺失突变增强油菜幼苗耐冷性OA

低温胁迫会导致油菜产量的损失,油菜素内酯在低温应答过程中发挥重要作用。本研究的目的是剖析油菜素甾醇(brassinosteroids,BRs)信号通路中的BnaBIN2激酶对油菜低温耐受性的调控作用。全基因组分析显示,甘蓝型油菜存在6个编码BnaBIN2的基因,这些激酶均含有STKc_GSK3结构域;尽管这些激酶的氨基酸序列相似性达96.3%,但相应基因的启动子区域的顺式作用元件存在差异,暗示这些同源基因可能存在功能冗余与功能分化。RT-qPCR分析显示,所有BnaBIN2基因在各组织中呈现广泛表达特征,且均受低温诱导,但它们对低温响应的强度存在一定差异,BnaA03.BIN2、BnaA05.BIN2、BnaC01.BIN2表达量上调约8倍,BnaA01.BIN2、BnaC06.BIN2约6倍,而BnaC03.BIN2不足3倍。为进一步揭示BnaBIN2的功能,本研究运用基因编辑技术创制了BnaBIN2基因的单、五和六重功能丧失型突变体,发现这些突变体的耐冷性显著高于野生型。生理生化分析显示,突变体的二氨基联苯胺染色较浅,活性氧积累量减少;相应地,突变体的超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性则显著高于野生型。同时,突变体的脯氨酸和可溶性糖含量增加,而相对电导率和丙二醛含量则显著低于野生型。上述结果表明,BnaBIN2基因突变增强了细胞膜稳定性和活性氧清除能力,从而提高了油菜的耐冷性。这些突变体有望用于油菜耐冷性状的遗传改良。