不同水分条件下冬小麦旗叶和穗器官的PEPC活性及其与粒重和蛋白质含量的关系

为了明确小麦叶与非叶器官磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性对水分胁迫的反应,在春不浇水和春浇2水两种水分条件下,对11个冬小麦品种旗叶、穗、颖片及籽粒的PEPC活性进行了测定,并分析了该酶活性与粒重和蛋白质含量的关系。结果表明,小麦不同品种和不同器官间PEPC活性存在明显差异,且受水分条件的影响。与正常供水处理(春浇2水)相比,水分胁迫处理(春不浇水)灌浆期旗叶PEPC活性下降,而颖片PEPC活性相对稳定,籽粒PEPC活性上升。水分胁迫使最终粒重降低、蛋白质含量增加。相关分析表明,灌浆期旗叶PEPC活性与粒重呈显著正相关(r=0.504*),颖片PEPC活性与籽粒蛋白质含量呈弱的正相关,籽粒PEPC活性与籽粒蛋白质含量呈极显著正相关(r=0.692**)。

玉米pepc基因在杂交转育的转基因水稻后代中的传递和表达特征

在合肥、海南两地以高光效转玉米pepc基因水稻为父本 ,与培矮 64S、2 3 0 2S、2 3 0 4S、2 3 0 6S、512 9、0 2 42 8、皖粳97和双九A等 8个受体杂交 ,转育转pepc基因水稻新种质材料。至 2 0 0 2年已转育成一批转pepc基因水稻品系 ,对这些材料世代跟踪研究显示 :(1)玉米pepc基因以一个显性基因稳定传递给后代 ,符合孟德尔分离规律 ,自交F2 呈3∶1分离 ,BC1为 1∶1分离 ;(2 )玉米pepc基因在杂交转育的转基因水稻中高水平表达 ,与受体亲本相比 ,PEPC活性提高 3 7～ 17 4倍 ,表达水平与受体亲本和转基因拷贝数有关 ,来源相同的世代间有相似的表达水平 ,但同一世代不同个体间表达水平有差异 ,这可能与其位置效应、拷贝数和环境条件有关 ;(3 )杂交后代结实率不高 ,容易产生异交结实导致转基因材料混杂分离。采取抗生素催芽初筛、PCR分析抽检、PEPC活性测定和田间表型观测的转玉米pepc基因水稻选育筛选体系 ,辅之以受体为轮回亲本适当回交可有效地控制。利用该途径已育成 3个稳定的高表达的转玉米pepc基因水稻品系H1596、H1597和Y14 70 ,说明通过常规杂交转育的方法 。

玉米C_4型全长pepc基因导入普通小麦的研究

为了获得具有类似C4光合途径的转pepc（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）基因小麦材料,采用基因枪法将玉米C4型全长pepc基因导入小麦材料01H186-20-24,经在含4 mg.L-1L-PPT（L-phosphinothricin,草丁膦）的培养基上筛选,获得抗性再生植株,经PCR检测获得118株T0代阳性植株;进一步利用PCR对T1代植株进行筛选,T2代在隔离条件下种植于大田,Southern blot、SDS-PAGE检测表明,外源pepc基因在小麦基因组中得以整合和表达。测定了40个转基因T2代植株和受体对照的净光合速率（Pn）、PEPC活性,结果表明,在大田自然条件下,82.5%的转基因小麦的Pn增加,最大提高18.57%,达到了28.1μmol CO2.m-2.s-1,转基因植株中PEPC活性为对照的1.5~1.98倍。

稗草(Echinochloa crusgalli)根型ppc基因对水稻的遗传转化及其对光合速率的调节效应

稗草(Echinochloa crusgalli)是稻田中的C4光合型杂草,为了探索稗草ppc基因(Eppc)对水稻遗传转化的可行性及其对光合速率的调节效应,首次将含有稗草根型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)基因ppc c DNA的2个植物表达载体p Ubi-Eppc、p Rbc S-Eppc通过农杆菌介导法对水稻进行了遗传转化。对分化植株进行的PCR、RT-PCR、克隆测序和Western杂交等结果均表明稗草ppc基因已经整合到了水稻基因组中,并且在转录和翻译水平都得到了表达。转基因水稻PEPC活性和气体交换参数测定结果表明T0代多数植株的PEPC活性高于对照,最高达到了对照的5.85倍;T0代大多数转基因植株叶片的净光合速率(Pn)比对照提高了20.00%,最大地提高了47.16%,同时叶片水分利用效率(WUE)也得到增强;T6代大部分转化植株的PEPC活性及Pn仍保持高于对照,本研究表明C3根型ppc基因过量表达也可以提高水稻的Pn,且证明稗草PEPC对光合作用具有较强的调节作用。

不同光质条件下铁皮石斛多糖含量与磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因表达变化

以铁皮石斛试管苗为材料,研究不同光质下铁皮石斛磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和多糖积累的差异。结果表明:红、蓝和绿3种光质下多糖含量、PEPC活性和PEPC基因表达量变化趋势基本一致,表现为红光>蓝光>绿光;在白光下则出现显著差异,呈现出基因表达量低、酶活性高、多糖含量高的特征,显示出光质对光合代谢调控的复杂性。