转拟南芥CAO基因烟草的构建及弱光耐受性分析

【目的】探讨转拟南芥叶绿素酸酯a加氧酶（Chlorophyllide a oxygenase,At CAO）基因烟草的耐弱光性,以明确At CAO基因能否提高烟草对弱光的捕获能力,为其他作物的耐弱光性改良提供参考。【方法】将At CAO基因克隆、构建表达载体后,通过农杆菌介导法导入烟草（Nicotiana tabacum L.cv.Wisconsin 38）,弱光处理后,测定叶绿素、光合速率、株高等相关指标。【结果】农杆菌介导法转化烟草后,提取抗卡那霉素（Kan）烟草与野生烟草基因组DNA,PCR检测证明抗Kan烟草含有At CAO基因,且无农杆菌污染,说明获得了整合有At CAO基因的烟草植株;弱光处理后,发现转At CAO基因烟草的叶绿素a含量增加23.5%-38.1%,叶绿素b含量增加40.0%-54.3%,叶绿素总量增加26.7%-41.3%,叶绿素a/b比值降低9.3%-11.7%,光合作用增强38.8%-44.6%,除株系TC3的叶绿素a含量、叶绿素总量增加不显著（P〉0.05,下同）外,其余指标均达差异显著水平（P〈0.05）,且株高比野生烟草增加7.8%-24.5%,但差异不显著。【结论】At CAO基因显著增加了弱光下烟草的叶绿素a、b含量,增强了光合作用,且一定程度上促进了烟草植株的生长,推测其可在其他作物的耐弱光性改良上发挥作用。

拟南芥AtCAO和AtHEMA1基因共表达载体的构建及转烟草研究

增加作物的叶绿素含量,尤其是叶绿素b的含量,是增强作物耐弱光性的可能途径。将拟南芥叶绿素合成的关键酶——谷氨酰tRNA还原酶(glutamyl-tRNA reductase,HEMA1)的基因和促进叶绿素b合成的关键酶——叶绿素酸酯a加氧酶(chlorophyllide a oxygenase,CAO)的基因,构建于同一个植物双元表达载体,经农杆菌介导整合进烟草基因组。结果显示,弱光下转基因烟草比野生烟草的叶绿素总量增加不显著,但叶绿素b含量增加16%～17%、叶绿素a/b比值降低9%～12%、光合作用增强42%～65%,均达到显著水平,而且生长发育比野生烟草快。为今后改良作物的耐弱光性奠定了基础。