Ethyl methanesulfonate (EMS) mediated dwarfing mutation provides a basis for CaCO3 accumulation by enhancing photosynthetic performance in Ceratostigma willmottianum Stapf

IF 4.2 3区生物学 Q1 PLANT SCIENCES

Plant Biology Pub Date : 2024-11-05 DOI:10.1111/plb.13737

L. Guo, J. Lai, T. Lei, C. Liu, J. Li, L. Yang, S. Gao

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甲磺酸乙酯（EMS）介导的矮化突变通过提高 Ceratostigma willmottianum Stapf.

Ceratostigma willmottianum Stapf 是中国特有的白垩腺（盐分泌）植物，其盐腺结构可排出白色碳酸钙（CaCO3）晶体，具有潜在的生物矿化和固碳功能。由于野生种质资源分布狭窄，新品种缺乏多样性，难以满足商业开发和科学探索的需要。因此，我们利用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变技术获得了新的矮化突变种质，并对其形态、生长、光合作用、盐腺和排泄物等性状进行了分析。四个矮化突变株系（DM1、DM2、DM3 和 DM4）均表现出极度矮化（株高分别降低 62.28%、62.28%、74.55% 和 61.68%）、生长速度加快、地下根生物量增加、花芽分化和开花提前。光合能力增强：DM 突变体叶片的叶绿素含量、PSII 最大量子产率（Fv/Fm）、PSII 有效量子产率（ΦPSII）、光化学淬灭系数（qP）、电子转移率（ETR）、净光合作用（Pn）、细胞间 CO2 浓度（Ci）、气孔导度（Gs）和蒸腾作用（Tr）均显著提高。单位叶面积的盐腺密度和单个盐腺的平均 Ca2+ 排泄速率明显增加（尤其是 DM2），单位叶面积的 CaCO3 积累比野生型高 28.57%。皮尔逊相关分析表明，光合作用能力与 CaCO3 的排泄量呈显著正相关。上述研究不仅丰富了C. willmottianum的新种质，而且为研究盐腺排泄CaCO3的机理和生物矿化固碳能力提供了重要的研究材料。

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Plant Biology 生物-植物科学

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期刊介绍： Plant Biology is an international journal of broad scope bringing together the different subdisciplines, such as physiology, molecular biology, cell biology, development, genetics, systematics, ecology, evolution, ecophysiology, plant-microbe interactions, and mycology. Plant Biology publishes original problem-oriented full-length research papers, short research papers, and review articles. Discussion of hot topics and provocative opinion articles are published under the heading Acute Views. From a multidisciplinary perspective, Plant Biology will provide a platform for publication, information and debate, encompassing all areas which fall within the scope of plant science.