转PEPC基因水稻具有初级CO_2浓缩机制的生理特点

以原种粳稻Kitaake为对照,研究了转玉米PEPC基因水稻的PEPC的高表达和碳同化特性的关系.结果显示:与原种相比,转PEPC基因水稻气孔导度和光合速率显著增加,经统计分析,气孔导度的增加与光合速率的增加并无相关性.而在高光强下,与CO2浓缩有关的PEPC,CA酶蛋白的表达显著增加.因此在大气CO2浓度下可显著增加光合能力(50％);无CO2条件下,可减少叶内CO2释放量,从而降低了CO2补偿点.用专一的抑制剂DCDP处理,证明转PEPC基因水稻叶内PEPC的高表达与碳同化能力的提高和Fv/Fm的稳定性有关.用14C示踪20 s,转PEPC基因水稻14C较多的分配在C4光合原初产物天冬氨酸中,意味着叶内存在着一定的C4光合代谢途径.上述结果说明,用代谢工程可以在叶内构建初级的CO2浓缩机制,为转基因的高光效育种技术提供了生理依据.

pH对坛紫菜丝状体光合速率和无机碳利用的短时效应

为了评估保种丝状体在长期碱化(高pH/低[CO_2])后,其CO_2浓缩机制(CO_2concentrating mechanism,CCM)能否快速响应CO_2浓度([CO_2])的变化,分析了丝状体的无机碳吸收利用途径对低pH/高[CO_2]的响应规律。结果表明:丝状体CCM的主要组分是胞外碳酸酐酶(CA)、胞内CA和HCO_3^-转运蛋白。在保种条件(pH=9)下,胞外CA对净光合速率的贡献达到80%;而在正常海水(pH=8)中,胞外CA和HCO_3^-转运蛋白对光合作用的贡献分别为45%和31%,二者差异不明显;当pH值降低到8时光合速率显著增加了74%,胞内CA的贡献显著增加。随着pH值的下降,CCM和光合固碳相关基因都受到显著抑制。本研究表明,即使经过长时间的高pH培养,坛紫菜丝状体依然能快速地在生理和分子水平响应低pH/高[CO_2]。