果糖-1,6-二磷酸醛缩酶和丙糖磷酸异构酶共表达对蓝藻光合作用效率的影响

以转高等植物ALD和TPI基因的鱼腥藻 712 0为对象 ,研究了ALD和TPI两个酶表达量对细胞光合固碳效率的影响。考察了初始pH、NaHCO3浓度和CO2 浓度对转基因藻和野生藻生长、光合活性及无机碳亲和力的影响。结果表明 ,转基因藻在较高碳源浓度下 ,其生长速率和光合放氧活性比野生藻有显著的提高 ,并且可以比野生藻耐受更高的pH。在含有 2 %CO2 的空气中 ,转基因藻对外源无机碳的亲和力比野生藻提高了 4 0

甘薯果糖-1,6-二磷酸醛缩酶5基因(IbFBA5)的克隆与生物信息学分析

本研究利用甘薯徐薯18和徐781转录组测序结果,筛选到一条与淀粉合成相关的差异表达Unigene,编号为T1-30656。以徐781为材料,克隆该片段,并对其进行重测序和生物信息学分析。结果表明,该片段为果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的c DNA序列,该基因包含3个外显子和2个内含子,亚细胞定位在细胞质当中,将其命名为Ib FBA5。该c DNA长为1 341 bp,含1 074 bp的开放阅读框,编码357个氨基酸。其序列与番茄、油菜、粳稻和拟南芥等相似性在77%~79%之间。

油菜FBA基因克隆、表达分析及其与抗旱性的关系

为了解果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(fructose-1,6-bisphosphate aldolase,FBA)在油菜抗旱中的作用,揭示油菜干旱胁迫下FBA基因表达量、光合指标、产量等之间的关系,为油菜等作物抗旱性鉴定和抗旱性改良提供依据。以抗旱性强的甘蓝型油菜94005为材料,在初花期进行干旱胁迫处理,以正常浇水作为对照;测定叶片光合参数和FBA酶活性,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析FBA基因的表达量;采用RACE方法对FBA基因进行全长克隆,并对测序结果进行生物信息学分析;复水后生长至成熟期测定产量,分析产量、光合指标、FBA基因表达量等之间的关系。结果表明,随着干旱的加剧,油菜叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、产量均下降,FBA活性和FBA基因的表达量上升。在轻度、中度和重度干旱胁迫下,油菜叶片胞间CO2浓度(Ci)显著下降,水分利用率(WUE)上升;极度胁迫下,Ci上升,WUE下降;油菜产量、净光合速率与FBA活性和FBA表达量呈显著负相关。FBA基因全长序列1440bp,ORF(开放阅读框)位于60—1172区域,编码370个氨基酸;蛋白分子量为38.51 KDa,等电点6.92;同源性对比显示,甘蓝型油菜FBA基因与拟南芥FBA基因的一致性在87%以上。二级结构预测结果表明FBA蛋白由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链以及β-转角组成,4种二级结构元件所占比例分别为43.85%、31.28%、17.60%、7.26%。因此,干旱胁迫下油菜的净光合速率下降、产量降低,随着胁迫的加剧,降低幅度增大。FBA基因与干旱胁迫密切相关,干旱胁迫下,FBA基因主要通过抑制光合、降低蒸腾、促进糖酵解和有氧呼吸等途径来提高植物对干旱胁迫的适应性。

水稻胞质FBA基因在鱼腥藻7120中的表达及其对光合作用的调控

光合作用包括了一系列复杂的反应,其中碳固定反应是光合作用调控的核心环节。果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是Calvin循环中固定CO2后第一个催化三碳化合物转变为六碳化合物的酶,在光合作用中有着重要的作用。近年来,反义技术进一步地证明了FBA在加速碳固定反应方面有着非常大的潜力。本论文通过过表达技术来研究提高FBA活性是否能加速碳固定反应。将水稻胞质FBA嵌合基因转入鱼腥藻7120,通过相应的抗生素筛选及PCR鉴定后,确定得到了稳定遗传的转基因藻。对转基因藻和野生藻进行FBA活性及生理活性的测定后发现:转基因藻中FBA的活性比野生藻提高了31.2%;细胞生长速率比野生藻提高了24.4%;净光合与真实光合分别比野生藻提高了19.2%和20.6%。以上结果证明,在鱼腥藻体内特异的提高非调控酶FBA的水平,能在一定程度上提高转基因藻的光合活性,并且能够提高转基因藻的细胞增长效率。为进一步研究FBA在光合碳流量中的调控机理提供实验依据。

小麦CpFBA基因的多样性及其对低温处理的响应

叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(chloroplast fructose-1,6-biphosphate aldolase,CpFBA)是Calvin循环碳固定过程中的一个关键酶。该酶在光合作用中具有重要的功能,在一些非生物胁迫响应中也起重要的调控作用。本文用RT-PCR、RACE方法从小麦返白系中克隆到三个小麦CpFBA(TaCpFBA)的cDNA序列,预测其中两个编码388AA、另一个编码309AA;在对照矮变1号中克隆到两个TaCpFBA的cDNA序列,预测分别编码388AA和373AA。两个材料中得到的388AA序列完全一致,预测1-37位氨基酸残基是叶绿体定位导肽序列。根据cDNA全长序列设计引物,从返白系和矮变1号中分别扩增得到TaCpFBA的基因组DNA序列,两个序列均包含六个外显子。构建TaCpFBA-eGFP融合表达载体并转化拟南芥原生质体,对基因表达产物进行了亚细胞定位,证明TaCpFBA基因表达产物定位于叶绿体中。用Real TimePCR对小麦CpFBA在低温条件下的表达模式进行了初步研究,结果表明,低温条件下矮变1号中CpFBA的表达先升高后降低,而在低温敏感的小麦返白系中,CpFBA的表达先降低后逐渐升高,揭示了小麦CpFBA在不同的低温响应机制中的表达差异。

水稻cFBA和菠菜cpTPI串联基因在鱼腥藻7120中的表达及其对光合作用的影响

利用转基因技术,将水稻cFBA和菠菜cpTPI串联基因转入到鱼腥藻7120中进行表达.结果发现:与野生藻相比,转基因藻蛋白粗提液中两个酶的比活力提高了33.3%;转基因鱼腥藻的生长明显优于野生型鱼腥藻,当在培养基中添加适量NaHCO_3时,这一优势更加明显;转基因鱼腥藻的净光合速率和真实光合速率都有明显提高,光饱和点和光补偿点也有所提高.以上这些结果表明,在鱼腥藻7120中特异的提高"非限速酶"——FBA和TPI的水平,能在一定程度上提高转基因鱼腥藻的光合作用速率和生长速度.

玉米FBA基因家族成员鉴定及表达分析

为了解玉米ZmFBAs家族成员的基本信息,以8个拟南芥AtFBAs家族成员蛋白序列为基础,通过本地Blastp对玉米全基因组进行同源序列比对,并对获得的ZmFBAs进行系统的生物信息学和表达谱分析。结果表明,鉴定到7个玉米ZmFBAs基因家族成员,含TIMsuperfamily和PLN02425两种典型保守结构域。根据进化关系和保守结构域,ZmFBAs可分为两个亚家族,分别对应亚细胞定位预测的质体和胞质,ZmFBAs启动子区富含光响应、激素响应、逆境响应等顺式作用元件。玉米ZmFBAs分布在5条染色体上,其中两对基因发生了片段复制事件。ZmF-BAs在不同组织中呈现多种表达模式,具有组织表达特异性,ZmFBA4、ZmFBA6和ZmFBA7在所有组织中均表达,ZmFBA3为不表达基因。ZmFBAs在响应生物和非生物胁迫时呈现出不同的表达模式。

西瓜FBA基因的鉴定及其对不同逆境的响应模式分析

果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是植物体内的一种参与糖酵解、糖异生和卡尔文循环的关键酶。FBA基因已被证实在植物生长发育及多种生物和非生物胁迫响应过程中发挥重要的作用,但目前对西瓜中FBA基因的研究却几乎空白。本研究采用生物信息学手段在西瓜基因组中共鉴定到5个Cl FBA基因,并对它们的保守结构域、基因结构、染色体位置、进化关系、亚细胞定位、基因复制事件、启动子顺式作用元件等进行预测和分析。根据进化和亚细胞定位分析,西瓜FBA蛋白主要分为两类,分别主要定位在叶绿体和细胞质中。此外,我们还利用荧光定量PCR对Cl FBA基因的时空表达模式进行分析,发现大部分西瓜Cl FBA基因在茎和果实中优势表达。同时对西瓜Cl FBA基因在不同生物和非生物逆境处理后的响应模式进行分析,鉴定到一批不同胁迫响应的Cl FBA基因,为西瓜的抗病和抗逆育种提供了重要的分子基础。

杨树FBA基因家族的鉴定及生物信息学分析

果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(fructose-1,6-bisphosphate aldolase, FBA)广泛存在于动植物中,在植物众多代谢过程中发挥重要作用。本研究以毛果杨全基因组数据为基础,利用BlastP对比程序共鉴定了9个杨树FBA基因序列,命名为Pt FBAs,并对其基因结构、保守基序、染色体定位、基因倍增模式、系统进化以及基因表达模式进行了分析。结果表明:杨树9个FBA基因可分为Ⅰ类和Ⅱ类两组,同一组间的基因都具有相同的亚细胞位置和相似的序列长度,而Ⅰ组和Ⅱ组又可进一步分成Ⅰ-A、Ⅰ-B、Ⅱ-A和Ⅱ-B 4个亚组,且同一亚组的基因具有相似基因结构和保守基序。从定位在染色体上的9条基因中鉴定出2个基因的1个片段重复事件,且Ka/Ks值小于1,说明杨树FBA基因家族在进化过程中受到纯化作用。基于‘中林2025’及其两个红叶芽变种(‘全红杨’和‘炫红杨’)的转录组数据,分析了PtFBAs基因在不同品种杨树间的表达模式,结果显示5条基因在转录组中的表达量与三种杨树在每个时间点净光合速率的高低成正比,说明它们与杨树光合作用过程有一定的相关性。这一结果可为进一步开展杨树FBA基因的发掘与功能验证提供科学依据。