番茄红素环化酶（LCYB）和细胞分裂素受体（CRE1）在调控植物生长发育和响应外界环境方面等发挥着重要作用,为深入了解LCYB和CRE1基因在植物种子萌发和响应抗逆性中的作用,探究植物激素交叉互作调控并响应逆境胁迫的分子机理,本文以拟南芥为研究对象,通过CRISPR/Cas9基因编辑技术和“三引物法”,获得LCYB和CRE1突变体材料,并利用获得的突变体材料以及实验室已有的Ca LCYB和Gh CRE1过表达材料,开展了LCYB和CRE1在拟南芥种子萌发和干旱、温度胁迫响应等方面作用的研究。主要实验结果如下:1.构建了双靶点编辑载体PYLCas9-lcyb-T1/T2和PYLCas9-cre1-T1/T2,经农杆菌转化拟南芥野生型Col-0,最终筛选得到2株T0代LCYB突变拟南芥和6株T0代CRE1突变拟南芥,所得到的转基因阳性拟南芥突变效率分别为18.5%和22.2%。得到的2株LCYB基因编辑阳性的T0代拟南芥均为杂合突变,靶位点插入一个碱基“G”,造成移码突变导致翻译提前终止。6株CRE1基因编辑阳性T0代拟南芥其中有5株为简单的杂合突变,均为靶位点缺失了一个碱基“T”导致翻译提前终止,有1株为嵌合突变。成功对拟南芥的LCYB和CRE1进行了定点编辑,获得Marker free的靶向敲除材料lcyb1-8和cre1 27-1。2.通过“三引物法”分别筛选了拟南芥T-DNA插入LCYB和CRE1的纯合子植株,利用q-PCR检测到所获得的纯合子植株目的基因都几乎不表达。成功获得了拟南芥TDNA插入LCYB和CRE1的功能缺失型突变拟南芥lcyb 3-1和cre1 3-1。3.与Col-0相比,在无外源ABA时测得Gh CRE1过表达拟南芥显著提高了种子萌发速度以及初生根的生长,萌发率最高能提高10%左右,初生根长度平均值能提高近3mm;添加ABA后,Gh CRE1过表达拟南芥种子萌发势和初生根的生长都显著降低,差异最大时萌发率相比Col-0低近15%,初生根长度短0.8 mm,cre1 3-1和cre127-1相比Col-0种子萌发速度以及初生根的生长均有所降低,最大比Col-0初生根平均短4 mm左右,萌发率低15%左右。但培养基中无论是否加NDGA,Gh CRE1萌发速度和初生根生长均比Col-0快,且CRE1功能缺失型同样相反。结果表明Gh CRE1过表达在无外源激素的情况下能促进种子萌发,在有外源ABA的存在下,其萌发势和初生根的生长均会降低,而CRE1功能缺失型则相反。4.在无激素1/2MS培养基中测得LCYB功能缺失型相比Col-0显著提高了种子萌发速度以及初生根的生长,同一天萌发率能提高近20%,初生根长度平均值能提高近3mm。在培养基添加ABA后这种差距仍然存在,ABA浓度为0.25μM时这种差异最大,此时lcyb 1-8和lcyb 3-1萌发率相比Col-0分别高24%和20%,初生根长度分别长8mm和6mm,而Ca LCYB过表达则相反。培养基中添加NDGA后,Ca LCYB过表达拟南芥萌发速度相比Col-0快。5.经过14 d的干旱胁迫复水后发现Ca LCYB 8-8、Ca LCYB 9-1和Col-0的存活率均达到了100%,但是Col-0相比Ca LCYB 8-8和Ca LCYB 9-1其叶片有轻微黄化。而lcyb 1-8和lcyb 3-1在干旱胁迫复水后存活率几乎为0,CRE1各个转基因型干旱胁迫后的存活率无差异均未出现明显的死亡现象。结果表明,LCYB的表达能提高拟南芥抗干旱性,而CRE1的表达和拟南芥的耐旱性无关。6.经过-6℃冻害处理4h,4℃培养12 h之后再22℃培养7 d后发现,Ca LCYB过表达与lcyb 1-8、lcyb 3-1及Col-0在经过冻害胁迫后无明显差异,但是cre1 27-1和cre1 3-1平均分别比Col-0早抽薹2.5 d和1.5 d,这表明LCYB的表达对于缓解冻害胁迫造成的伤害作用不大,CRE1基因功能的缺失有助于植株抗冻害胁迫。7.经过42℃高温胁迫恢复22℃正常培养后,Ca LCYB 8-8、Ca LCYB 9-1和Col-0的存活率均达到了100%,而lcyb 1-8和lcyb 3-1在经过高温胁迫后存活率几乎为0,表明Ca LCYB过表达拟南芥更耐高温,Gh CRE1过表达与cre1 27-1、cre1 3-1及Col-0在经过高温胁迫后无明显差异。结果证明,LCYB的表达能促进拟南芥更耐高温,而CRE1的表达和拟南芥的耐高温及不耐高温无关。