2021年中央一號(hào)文件提出了解決種源“卡脖子"問題的要求,。而開發(fā)更加優(yōu)質(zhì)高效的作物品種和先進(jìn)的栽培技術(shù)，解決種源“卡脖子"問題,，一個(gè)非常重要的研究方向是將植物基因組學(xué)與表型組學(xué)進(jìn)行結(jié)合來進(jìn)行育種工作,。一方面，作物基因的功能與調(diào)控機(jī)制必須進(jìn)行相關(guān)的表型驗(yàn)證,，才能確定其確實(shí)具備相應(yīng)的功能,，比如光合能力變化、抗逆性調(diào)控等,；另一方面,，也可以通過對(duì)優(yōu)良表型的篩選，獲得可穩(wěn)定遺傳的基因型,。
FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)作為最重要的表型成像分析技術(shù)之一,，在作物基因功能與調(diào)控機(jī)制研究上都有大量應(yīng)用。下面僅列舉2020年發(fā)表的部分文獻(xiàn)案例：
1. 玉米固碳饑餓狀態(tài)下自體吞噬回收的多組學(xué)分析 圣路易斯華盛頓大學(xué)在研究玉米在固碳饑餓狀態(tài)下的自體吞噬回收過程時(shí)應(yīng)用了綜合多組學(xué)分析方法,，F(xiàn)luorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)作為*代表性的光合表型研究技術(shù)正適合這一研究,。通過對(duì)核心自體吞噬組分ATP12缺乏突變體的多組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，固碳饑餓會(huì)造成氨基酸,、碳水化合物,、核酸相關(guān)代謝物的極大變化，但通過FluorCam測(cè)量得到最小葉綠素?zé)晒釬
0和最大葉綠素?zé)晒釬max（Fm）則表明,，固碳饑餓只會(huì)對(duì)光合作用造成限度的影響,。這一研究成果發(fā)表于2020年《the Plant Cell》。
2. 水稻細(xì)胞分裂素受體對(duì)發(fā)育的調(diào)節(jié) 細(xì)胞分裂素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的方方面面都有調(diào)節(jié)作用,。北卡羅來納大學(xué)使用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)破壞了水稻的細(xì)胞分裂素組氨酸激酶（HK）受體,，從而研究細(xì)胞分裂素在單子葉植物中的作用。結(jié)果表明,，
hk5和
hk6信號(hào)突變體影響了根系生長(zhǎng),、葉片寬度,、花序結(jié)構(gòu)和花的發(fā)育等。同時(shí),，運(yùn)用FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)分析熒光衰減比率RFd,，表明在經(jīng)過3天暗處理后，缺少外源細(xì)胞分裂素時(shí),，
hk5和
hk6信號(hào)突變體的RFd顯著低于野生型,；而在補(bǔ)充外源細(xì)胞分裂素時(shí)則表現(xiàn)出顯著的趨緩反應(yīng)。從而證明細(xì)胞分裂素在水稻光合作用中發(fā)揮重要功能,。這一研究發(fā)表于2020年《Development》,。
3. CBL4-CIPK5信號(hào)通路對(duì)水稻鹽抗性的調(diào)節(jié)作用 鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶B亞基樣蛋白（CBL）和CBL互作蛋白激酶（CIPK）在植物非生物脅迫調(diào)控中扮演重要角色。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)通過轉(zhuǎn)基因方法使水稻過表達(dá)
CdtCIPK5和
CdtCBL4,，然后對(duì)轉(zhuǎn)基因水稻進(jìn)行鹽脅迫,、低溫脅迫和干旱脅迫處理。通過FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)測(cè)量的最大光化學(xué)效率Fv/Fm證明,，
CdtCIPK5和
CdtCBL4過表達(dá)提高了水稻的鹽脅迫抗性,，但對(duì)低溫和干旱脅迫則沒有顯著作用。這一研究發(fā)表于2020年《Environmental and Experimental Botany》,。
4. PPR-SMR蛋白對(duì)水稻,、玉米葉綠體mRNA的編輯作用 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)研究了一種水稻突變體
osatp4。這種突變體缺乏一種玉米PPR-SMR蛋白ATP4的同源基因,。20℃低溫處理后,，在表型上來說，
osatp4突變體會(huì)表現(xiàn)出萎黃病,。而通過FluorCam葉綠素?zé)晒獬上駝t證明,，20℃低溫下，
osatp4突變體的最大光化學(xué)效率Fv/Fm顯著低于野生型,。這表明ATP4是與水稻的低溫響應(yīng)和光合機(jī)制相關(guān)的,。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)ATP4會(huì)促進(jìn)葉綠體
rps8 mRNA的編輯。這一研究成果發(fā)表于2020年《Plant Physiology》,。
參考文獻(xiàn)：
1.McLoughlin F, et al. 2020. Autophagy Plays Prominent Roles in Amino Acid, Nucleotide, and Carbohydrate Metabolism during Fixed-Carbon Starvation in Maize. The Plant Cell 32: 2699–2724
2.Burr CA, et al. 2020. The HK5 and HK6 cytokinin receptors mediate diverse developmental pathways in rice. Development 147: dev191734
3.Huang S, et al. 2020. CBL4-CIPK5 pathway confers salt but not drought and chilling tolerance by regulating ion homeostasis. Environmental and Experimental Botany 179: 104230
4.Zhang J, et al. 2020. The PPR-SMR protein ATP4 is required for editing the chloroplast rps8 mRNA in rice and maize. Plant Physiology 184: 2011–2021
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