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农杆菌介导的IPT和PEPC基因共转化台粳9号水稻的研究

陈福禄  
【摘要】:大多数陆地植物利用C_3光合途径中的核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)吸收大气中的CO_2。C_4植物除了C_3途径外,还利用C_4光合循环在Rubisco位点提高CO_2浓度,其中一个关键酶是磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC),它与CO_2的亲和性比Rubisco高。与C_3植物相比,C_4植物的光合效率提高近2倍。因此长期以来人们期望将C_4特征转移到C_3植物上提高C_3植物的光合性状。 水稻生育后期叶片过早衰老,导致光合效率降低。有报道指出,延缓一天衰老,生物产量可提高2%。细胞分裂素是一种重要的延缓植物叶片衰老进程的植物激素,异戊烯基转移酶(IPT)基因是其生物合成的关键酶基因。将叶片衰老相关的启动子(SAG1和SAG2)与IPT基因融合构成嵌合基因pSAG12-IPT后再导入水稻中,可以特异性地提高转基因水稻体内的细胞分裂素水平,从而有效地延缓水稻叶片的衰老。 本研究初步建立了台粳9号的再生体系,采用根癌农杆菌介导的遗传转化系统,将已经构建好的嵌合基因pSAG12-IPT和无标记的pCAMBIA1300-Ubi-PEPC-NOS,通过双菌共转化的方法导入优良水稻品种台粳9号幼胚诱导的胚性愈伤组织中,经潮霉素筛选,抗性愈伤分化成苗,共获得36个抗性愈伤克隆,41株转基因植株,对这些植株进行PCR检测和GUS染色分析,确定其中16株为阳性植株,10株为含IPT基因阳性植株,9株为含PEPC基因阳性植株,3株既含有IPT基因又含有PEPC基因,共转化率达18.75%。 在水稻遗传转化的同时,将玉米的完整PEPC基因(包括所有外显子、内含子、启动子和终止子,共8.5 kb)构 建到植物双元表达载体上pCAMBIA 1 300。拟在获得无标 记PEPC基因的水稻植株基础上进行第二次遗传转化。 通过对同一批16株转基因水稻植株的光合速率进行 测定,结果表明,在所有转IPT基因的水稻植株中,有8 株的光合速率比对照高6.26%一73.22%,有2株比对照低 9.17%和20.67%。在所有转PEPC基因的水稻植株中,有7 株的光合速率比对照高48.76%~63.46%,有2株比对照低 16.89%和31.88%。在既含有I户T基因又含有PEPC基因的3 株转基因水稻的光合速率均比对照高,最高的一株比对 照高88.65%。


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