甘蔗C_4磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因植物表达载体构建

根据用于转化的甘蔗 C4Ppc基因的特点 ,分别构建了无启动子、35 S启动子、2 x35 S启动子的植物表达载体 p BIpepc、p L Apepc、p CBIpepc;用盐冻融法将其导入农杆菌 LBA4 40 4 ,可用于烟草、水稻、大豆、甘薯等 C3 作物遗传转化。

甘蔗C_4磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因转化烟草研究初报

将全长6.8 kb含所有内含子及部分5’侧端和3’末端的甘蔗C4磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因插入植物目的基因载体pBI121,经农杆菌介导转化获得转基因烟草,PCR检测和dot southern分析证实外源基因已整合进入烟草基因组中。甘蔗C4Ppc基因导入烟草后其叶片PEPC活性有所提高,但提高较小。因此,有必要继续进行克隆目的基因的5’侧端和3’末端获得其完整序列后用于C3作物的遗传转化研究。

干旱胁迫下调节ATP的含量对提高转玉米C_4型pepc水稻光合速率的影响

为了分析三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）是否是限制高表达转玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（C4-pepc）水稻光合速率提高的限制因素,本文以高表达的转玉米 C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因水稻（PC）及其原种‘Kitaake’（WT）作为试验材料,喷施蒸馏水（对照）、2 mmol·L^-1亚硫酸氢钠溶液、100μmol·L^-1 N′-（3,4-二氯苯基）-N,N-二甲基脲[3-（3′,4′-dichlorophenyl）-1,1-dimethylμrea, DCMU]和10μmol·L-1寡霉素（oligomycin）溶液过夜处理5~6叶期水稻幼苗,在20%（m/v）PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,研究不同处理对水稻叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、ATP含量、玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性以及光系统Ⅱ（photosynthemⅡ, PSⅡ）实际光化学效率（actual photochemical efficiency of PSⅡin the light，ΦPSⅡ）的影响。试验结果表明,喷施亚硫酸氢钠溶液提高了PC和WT在水培条件下叶片的Pn, DCMU和寡霉素溶液处理则降低了PC和WT叶片的Pn。喷施亚硫酸氢钠溶液增加了WT叶片Gs和Ci,但降低了PC叶片Gs和Ci。喷施DCMU溶液增加了PC和WT叶片Ci,但降低了叶片Gs。用20%PEG-6000模拟干旱胁迫处理后,亚硫酸氢钠、DCMU和寡霉素溶液处理的水稻叶片 Pn均下降,喷施亚硫酸氢钠溶液处理可以减缓Pn下降的趋势,喷施DCMU和寡霉素溶液加速了叶片Pn的下降。在20%PEG-6000处理8 h后, PC在喷施不同试剂处理下Gs差异不大,但其Pn变化显著。进一步的研究表明不同处理下叶片中ATP含量、PEPC活性以及ΦPSⅡ出现显著变化, DCMU处理引起ATP含量、PEPC活性和ΦPSⅡ快速下降,亚硫酸氢钠溶液处理能够减缓这些参数的下降,喷施寡霉素降低了叶片中的 ATP含量,但是对ΦPSⅡ没有显著影响。因此认为,在干旱胁迫条件下, PEPC的高表达能够维持较高的PSⅡ活性,与原种相比，也产生较高含量的ATP,来维持净光合速率的稳定。

高粱C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的分子克隆及其转基因水稻的培育

应用PCR的方法从C4植物高粱的基因组中分离出C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(Ppc基因)。通过分步克隆的方法,将此基因插入pCAMBIA1301质粒载体上,构成重组的表达载体p1301-PEPC,并利用农杆菌介导的转化系统将其转入农垦58和中花10两个粳稻品种。经PCR分析、PEPCase活性检测、Western杂交、Northern杂交和Southern杂交等多种方法鉴定表明,C4型Ppc基因已转化进受体水稻植株的核基因组,并能高水平表达。生理学检测显示,转基因水稻植株的CO_2朴偿点和光呼吸速率显著降低,光饱和光合速率和羧化效率提高,显示出C4植物的光合特征。