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《中国农业科学院》 2009年
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籽粒苋PPDK基因的克隆及紫花苜蓿遗传转化

王淼  
【摘要】: 牧草作物生产在为畜牧业提供高产优质饲料的同时,节约了粮食,改善了生态环境。因此牧草生产是提高农业生产水平、协调农林牧结构以及实现农业可持续发展的重要手段。同时牧草中具有许多优良性状,是很多优势基因的资源库。从牧草中克隆优势基因为植物基因工程提供了可操作的对象。 籽粒苋的光合效率高于玉米、甘蔗等C4植物。丙酮酸磷酸二激酶(Pyruvate orthophosphate dikinase ,PPDK)是植物C4代谢途径以及景天酸代谢途径(Crassulacean acid metabolism ,CAM)的限速酶,催化将ATP及丙酮酸(Pyruvate)生成磷酸烯醇式丙酮酸(Phosphoenolpyruvate)的过程。已有研究表明,过量表达PPDK基因可提高植物的光合效率,提高植物产量。 本研究以高光效植物籽粒苋为材料,开展了PPDK基因克隆及重要牧草紫花苜蓿遗传转化研究,获得主要研究结果如下: 采用同源克隆及RACE技术从饲用籽粒苋中克隆了C4型植物光合作用限速酶PPDK酶的编码基因,分析表明PPDK基因cDNA全长3.2 kb,其中其中5’非翻译区为71 bp,3’非翻译区为285 bp,阅读框为2868 bp,推导的蛋白为956个氨基酸,分子量大约为106 kD。与其他作物PPDK基因比对并构建系统发育树,发现它与冰叶日中花(Mesembryanthemum crystallinum)同源性最高,达82%。 构建了含籽粒苋PPDK cDNA全长序列的植物表达载体,建立了甘农三号紫花苜蓿的遗传转化体系,转入C3植物紫花苜蓿,以研究C4型PPDK基因对C3植物光合效率的影响。 为进一步研究PPDK基因的启动子,经反向PCR技术及LA-PCR技术获得5’端上游一段约600 bp序列,经Plant CARE分析发现:此序列包含TATA-box、CAAT-box、GT1-motif及sp1等光反应顺式作用元件。将其中部分序列构建植物表达载体,转化烟草,GUS染色结果发现在农杆菌及烟草愈伤组织中均具有瞬时表达活性。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S519;S541.9

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