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转甘蔗pepc基因籼稻及其与光合作用相关的生理特性分析

王晓薇  
【摘要】:水稻作为世界上最重要的粮食作物之一,是全球半数以上的人口所需要的能量和营养的主要来源。由于C_4光合作用具有较高的光合能量转换效率,利用基因工程的方法将C_4光合作用的基因导入到水稻中,被认为是提高水稻产量的主要方法之一。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(简称PEPCase)是C_4植物光合作用中的一种关键酶,在CO_2浓缩机制中,催化第一步反应,即CO_2的原初固定,使得C_4植物的光合速率,特别是在高温及强光的条件下,比C_3植物高。 水稻生长在高温强光的环境中,Rubisco酶活性较低,不利于对CO_2的同化固定,而甘蔗是C_4植物之一,在高温强光及潮湿的环境下仍可快速生长且在较低温干燥的环境下糖分也会积累。以甘蔗C_4型pepc基因为目的基因,通过农杆菌介导法将其导入籼稻“航2号”中,期望提高籼稻“航2号”的光合速率,进而创制高光效的水稻新材料,为培育高光效的水稻新品种奠定基础。取得主要研究结果如下: 1.分化获得600株抗性植株,PCR结果表明,其中有132株转化植株可以检测到目的基因pepc及标记基因hyg。统计结果表明,pepc基因转化籼稻“航2号”,其转化频率为18.5%。 2.Southern Blotting检测结果表明,甘蔗pepc基因已经整合到籼稻“航2号”的基因组中。 3.RT-PCR检测结果表明,甘蔗pepc基因在籼稻“航2号”的mRNA水平上得到了表达。 4.对转甘蔗pepc基因水稻植株叶片进行总蛋白质和PEPCase酶活性检测,结果表明转基因植株的总蛋白质含量和PEPCase活性均显著高于对照。 5.对T_1代转基因植株的进行PCR检测,结果表明pepc基因可以遗传给转基因植株后代。 6.对T_1代转基因植株的光合参数进行测定,结果表明甘蔗的pepc基因在一定程度上可以提高转基因水稻的光合速率。


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