水生型大莎草形成花環(huán)型結(jié)構(gòu)所需的脅迫條件及狐尾草遺傳轉(zhuǎn)化體系的探索.pdf

1、光合作用是地球上最大規(guī)模的能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)換過(guò)程，是幾乎一切生命生存和繁衍的物質(zhì)基礎(chǔ)，被諾貝爾基金會(huì)評(píng)為是“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”。隨著世界人口的不斷增加、耕地面積的不斷減少，如何提高作物產(chǎn)量成為首要問(wèn)題。相比于水稻、小麥等C3植物，C4植物中花環(huán)型結(jié)構(gòu)的存在，使得CO2得以在維管束鞘細(xì)胞里進(jìn)行濃縮，從而提高光合作用效率。以前科學(xué)家們致力于通過(guò)傳統(tǒng)雜交和基因工程手段將一種或幾種C4途徑核心酶導(dǎo)入C3植物，但并未取得突破性進(jìn)展，而今我們希望

2、能從花環(huán)型結(jié)構(gòu)的形成入手，來(lái)研究C4光合作用機(jī)制。兩棲類的淡水性水草大莎草（Eleocharis baldwinii），水生條件下為C3-C4中間型;陸生則為C4光合類型，具有花環(huán)型結(jié)構(gòu)。本研究對(duì)水生型大莎草用不同濃度的NaC1、PEG-6000進(jìn)行誘導(dǎo)，并從解剖學(xué)和酶學(xué)兩方面進(jìn)行進(jìn)一步研究，試圖解釋花環(huán)型結(jié)構(gòu)的成因。同時(shí)又以狐尾草（Setaria viridis）為材料，選取來(lái)自大莎草、狐尾草等轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)中的C3/C4差異表達(dá)基因

3、，構(gòu)建干涉載體，進(jìn)行農(nóng)桿菌遺傳轉(zhuǎn)化。進(jìn)一步優(yōu)化了組織培養(yǎng)和遺傳轉(zhuǎn)化體系，為探索C4光合發(fā)育進(jìn)程中的關(guān)鍵基因打下了一定基礎(chǔ)。
　　本研究得到的主要結(jié)果如下:
　　1.對(duì)陸生型，水生型，以及NaCl、PEG-6000處理的水生型大莎草進(jìn)行解剖結(jié)構(gòu)觀察、葉綠素含量測(cè)定以及C4循環(huán)關(guān)鍵酶活性測(cè)定，結(jié)果顯示0.4％ NaC1、3％ PEG-6000溶液能夠誘導(dǎo)水生型大莎草出現(xiàn)類C4表型，長(zhǎng)出新的花環(huán)型結(jié)構(gòu)。
　　2.根據(jù)轉(zhuǎn)錄組的

4、數(shù)據(jù)信息，我們挑選了18個(gè)差異表達(dá)基因，針對(duì)狐尾草內(nèi)源基因構(gòu)建RNAi干涉載體，并進(jìn)行了狐尾草遺傳轉(zhuǎn)化。目前，我們篩選獲得了編號(hào)分別為ds1-1，ds3-1，ds4-1，ds5-1，ds6-1，ds7-1，ds7-2, ds9-1, ds10-1的T0代植株，但有待進(jìn)一步鑒定陽(yáng)性植株。
　　3.為了改善愈傷狀態(tài)，我們調(diào)整了原培養(yǎng)基中的細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的類型和相對(duì)比例，或添加相關(guān)培養(yǎng)附加物。但以40 g蔗糖來(lái)取代麥芽糖時(shí)，愈傷組織