低浓度NO对高表达转玉米C4型pepc水稻光合的促进

为了揭示C3植物中C4pepc高表达带来的生理差异与其高光合效率的关系。本文以高表达的转玉米C4pepc光合基因水稻(PC)及原种Kitaake(WT)为材料,通过水培在孕穗期通过根吸入的方法,进行不同浓度的NO供体、NO合成抑制剂以及相关影响信号分子的试剂单独和联合过夜处理12 h,选取倒二叶研究NO对供试材料净光合速率(Pn),气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)的影响。结果表明:WT和PC在200μmol·L-1SNP(Sodium ni-troprusside)和1 mmol·L-1 L-Arg(L-Arginine)处理下,Pn分别增加20.8%、10.7%,差异显著(p<0.05);随SNP和L-Arg浓度的增加,其表现不同程度的抑制,与PC相比,WT的Pn抑制更显著(p<0.05),而Gs和Ci的变化则相反(p<0.05);进一步结合200μmol·L-1SNP和1 mmol·L-1L-Arg与SA处理,结果与高浓度的NO供体处理类似;在联合6 mmol·L-1Ca2+螯合剂EGTA处理下,与PC相比,WT的Pn抑制达到极显著水平(p<0.01),Ci的变化则相反(p<0.05)。相关分析结果表明:PC的Pn的高低与Gs的相关性小于WT,PC与WT决定系数分别为0.654 9、0.773 5;而与Ci的相关性则更大些,PC与WT决定系数分别为0.466 5、0.419 6,显示PC可能有不同的调节方式,尤其在低浓度的NO,PC可在Ca2+参与下调节气孔的开放,在气孔关闭的条件下,仍能维持一定的Pn。

玉米C_4型全长pepc基因导入普通小麦的研究

为了获得具有类似C4光合途径的转pepc（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）基因小麦材料,采用基因枪法将玉米C4型全长pepc基因导入小麦材料01H186-20-24,经在含4 mg.L-1L-PPT（L-phosphinothricin,草丁膦）的培养基上筛选,获得抗性再生植株,经PCR检测获得118株T0代阳性植株;进一步利用PCR对T1代植株进行筛选,T2代在隔离条件下种植于大田,Southern blot、SDS-PAGE检测表明,外源pepc基因在小麦基因组中得以整合和表达。测定了40个转基因T2代植株和受体对照的净光合速率（Pn）、PEPC活性,结果表明,在大田自然条件下,82.5%的转基因小麦的Pn增加,最大提高18.57%,达到了28.1μmol CO2.m-2.s-1,转基因植株中PEPC活性为对照的1.5~1.98倍。

PLD途径合成的PA增强高表达转玉米C_4型pepc水稻悬浮细胞中PEPC酶活性

为了研究外源信号分子对高表达玉米C_4型pepc酶活性的调节机制,本实验以高表达玉米C_4型pepc水稻(PC)和原种水稻Kitaake(WT)的悬浮细胞系为材料,研究葡萄糖、胡蜂蜂毒肽(mastoparan,Mas)及其磷脂酸(phosphatidicacid,PA)的两个合成途径的专一性抑制剂(磷脂酶D(phospholipaseD,PLD)的专一性抑制剂正丁醇和磷脂酶C(phospholipaseC,PLC)的专一性抑制剂新霉素)对供试材料PEPC活性的影响。结果表明,3%葡萄糖处理0.5h对WT的PEPC酶活性抑制最明显;相对于PC,则5%的葡萄糖处理5h时,对其PEPC酶活性抑制的最明显。5mmol/L的Mas对WT和PC悬浮细胞的PEPC酶活性分别抑制了约60%和40%。0.01mmol/L、0.1mmol/L和1mmol/L新霉素处理对WT的PEPC酶活性影响不明显,且无时间效应;与WT相比较,不同浓度的新霉素均增强了PC的PEPC酶活性,其中0.1mmol/L新霉素处理增加为对照的约7倍。正丁醇处理明显抑制了WT的PEPC酶活性,但不同浓度处理之间却没有显著差异;而对于PC,0.02%、0.04%正丁醇处理使得PEPC酶活性显著下降,且比WT的更显著。同时0.04%的正丁醇的抑制效应具有明显的时间效应。以上结果表明,对PC的PEPC酶活性的调节主要依赖于由PLD途径产生的PA的参与。

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的分子结构研究进展

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)广泛存在于高等植物、藻类及大多数细菌中,催化C4光合作用固定CO2的第一步反应。在过去的10年中关于PEPC分子的一级结构研究已取得显著的进展,最近,通过X-射线衍射分析阐明了大肠杆菌和玉米C4型PEPC分子的三维结构,就这些研究进展进行总结。