第一部分水稻基因编辑技术体系建立及深海细菌醛脱氢酶的水稻转化研究水稻是一种重要的粮食作物,获得优良的水稻品种对农业发展具有重要意义。新兴的CRISPR/Cas9基因编辑技术在近几年内飞速发展,其构建方法简单、打靶效率高以及基因编辑的靶向性使得它在育种工作中具有极大的应用潜力。在植物育种寻求新突破的探索中,深海微生物中具有特殊功能的极端酶基因可能成为功能基因的巨大宝库,将这些酶基因导入植物内,可能可以对植物的生长以及抗逆性等方面产生积极的影响或可将植物变为生产极端酶的“工厂”。本研究利用水稻建立基因编辑体系,首先使用CRISPR/Cas9技术对控制水稻分蘖性状中的关键调控基因D27进行定点敲除,成功获得了突变体植株,在T0代植株基因的靶位点附近检测出了碱基的插入、替换和缺失,并使得突变体植株叶部D27的表达量较野生型明显下降,同时T1代突变体植株出现了明显的矮化、多分蘖以及叶片变窄变短的表型变化。接着,选取对植物抗逆性紧密相关且具有醛类物质解毒害作用的醛脱氢酶作为突破口,将深海来源的盐单胞菌Halomonas axialensis中的醛脱氢酶基因通过农杆菌介导的转化技术导入水稻基因组,在获得的转基因愈伤组织中检出转入的外源醛脱氢酶基因已成功表达。本实验对深海微生物资源在植物中的开发利用做出了初步的探索,并利用CRISPR/Cas9技术初步建立了后期转基因功能验证的评价体系。第二部分深海海水中间苯二甲酸二甲酯降解菌的多样性分析由于塑料制品的广泛使用和大量生产,邻苯二甲酸酯类(PAEs)化合物的污染已遍布全球。研究表明,PAEs对生物体具有致癌致畸、造成组织损伤等危害,同时也是一类环境激素,对动物的生殖及胎儿发育具有诸多危害。因此PAEs的污染状况亟待治理。目前PAEs类化合物降解方式主要分为非生物降解的水解和光解以及生物降解两种,由于自然条件下的水解和光解方式的降解速率极慢,因此生物降解是PAEs类降解的主要方式。本研究选取PAEs类化合物中的间苯二甲酸二甲酯(DMI)做为降解底物,在我国南海2000 m深海处分别采集原位富集和实验室富集两种样品,通过未培养和实验室培养两种方式对深海海水中DMI降解菌的多样性进行分析。聚类分析结果显示,原物富集与实验室富集样品中的优势菌群有较大不同,推测这种现象是由于两种富集方式中海水含氧量的不同造成的。同时由于培养方式和培养条件的局限性,未培养和实验室培养方式获得的优势菌群也存在较大差异。本实验中通过不同的富集方式和培养方式共分析得到优势菌株Sulfurovum、Corynebacterium、Thalassospira等8个属,其中大部分菌株均有报道称可降解多环芳烃或石油等物质。上述菌株的获得对DMI污染的治理提供了一定的参考价值。