应用FTIR分析过量表达HPS/PHI转基因与野生型天竺葵叶片在甲醛胁迫下的生理特性差异

6-磷酸己酮糖合成酶(HPS)和6-磷酸果糖异构酶(PHI)是细菌同化甲醛的关键酶。13 C-NMR分析结果说明在天竺葵叶绿体中过量表达HPS/PHI融合蛋白可把RuMP途径整合成卡尔文循环的一个支路,在转基因天竺葵叶绿体中创造一个甲醛光合同化途径。运用FTIR技术分析过量表达HPS/PHI转基因与野生型天竺葵在甲醛胁迫下体内各物质含量的变化规律及光谱表征,考察FTIR能否成为一种鉴定有甲醛光合同化途径的转基因植物与野生型植物表型差异的新方法。分别用4mmol.L-1甲醛处理野生型和转基因植物0,1,2,3,4d,通过对两种植物经甲醛处理不同时间后各光谱特征的比较分析发现,用4mmol.L-1甲醛处理4d后转基因植物中的碳水化合物、蛋白质、脂肪族化合物等的含量明显高于野生型植物。这可能是由于安装HPS/PHI甲醛光合同化途径后使转基因植物同化代谢甲醛的能力更强,能将更多的甲醛固定为6-磷酸果糖,然后进入各种同化途径用于合成细胞内的各种组份所致,说明FTIR可作为一种鉴定有甲醛光合同化途径的转基因天竺葵与野生型天竺葵表型差异的新方法。

转DAS/DAK基因天竺葵甲醛代谢途径与吸收能力研究

以天竺葵(Pelargoniumsp.Frensham)为材料,通过在天竺葵的叶绿体中过量表达来自甲基营养型酵母同化甲醛(HCHO)途径的关键基因二羟基丙酮激酶基因(DAS)和二羟基丙酮合酶基因(DAK),获得具有DAS/DAK HCHO同化途径的转基因天竺葵,利用13 C-NMR技术对液体H13 CHO胁迫下野生型和转基因天竺葵H13 CHO代谢产物进行了比较分析,并测定了气体HCHO胁迫下野生型和转基因天竺葵的生理生化指标。结果显示:(1)2mmol·L-1液体H13 CHO胁迫下,过表达DAS/DAK基因增强了卡尔文循环在转基因天竺葵H13 CHO代谢中的作用,使糖类物质生成量增加约2.85倍,同时改变了天竺葵中原有HCHO代谢途径。(2)48μg·L-1的气体HCHO胁迫下,转基因天竺葵叶片中H2O2、丙二醛和蛋白羧基的含量显著小于野生型。(3)在环境污染气体HCHO的胁迫下,转基因天竺葵叶片的HCHO吸收效率和气孔传导率显著高于野生型。研究表明,过表达DAS/DAK基因能够有效地提高天竺葵净化环境中污染气体HCHO的能力。