玉米C4光合途徑關(guān)鍵酶基因pepc、ppdk、nadp--me對C3植物擬南芥光合特性影響效應的研究.pdf

1、本試驗以PC（轉(zhuǎn)玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因pepc）、PK(轉(zhuǎn)玉米丙酮酸磷酸雙激酶基因ppdk)、ME(轉(zhuǎn)玉米NADP-蘋果酸酶基因nadp-me)、PCK（轉(zhuǎn)玉米pepc+ppdk基因擬南芥）、PKM（轉(zhuǎn)玉米ppdk nadp-me基因擬南芥）5種轉(zhuǎn)基因擬南芥和WT(野生型擬南芥)為材料，鑒定了5種基因型的轉(zhuǎn)基因擬南芥株系轉(zhuǎn)化基因的拷貝數(shù)、基因表達量，并于生長8周時設置250、800、1400μmol·m-2·s-13種光照強度處

2、理（每日3h），在光照處理第5天測定轉(zhuǎn)基因擬南芥株系相應光合酶活性、光合速率及抗氧化酶活性，對玉米C4光合途徑關(guān)鍵酶基因pepc、ppdk、nadp-me對C3植物擬南芥光合特性影響效應進行了研究，獲得了以下主要結(jié)果:
　　1.轉(zhuǎn)基因擬南芥株系經(jīng)PCR檢測均擴增出相應的目的條帶，且以不同的拷貝數(shù)整合到擬南芥染色體上，單基因株系PC65、PC73、PK16、PK26、PK36、ME4、ME5、ME9相應轉(zhuǎn)化基因的拷貝數(shù)均為單拷貝，P

3、C90的pepc基因拷貝數(shù)為雙拷貝，雙基因株系PCK7的pepc、ppdk基因拷貝數(shù)為單拷貝，其余雙基因株系轉(zhuǎn)化基因的拷貝數(shù)為雙、多拷貝。
　　2.熒光定量PCR結(jié)果表明轉(zhuǎn)基因擬南芥高水平轉(zhuǎn)錄了導入的外源基因。Western雜交結(jié)果為轉(zhuǎn)基因擬南芥PC、PCK的PEPC蛋白表達量分別為WT的2.4、3.7倍，PK、PCK、PKM的PPDK蛋白表達量分別為WT的2.1、1.8、1.7倍，ME、PKM的NADP-ME蛋白表達量分別為WT

4、的2.8、3.3倍，表明轉(zhuǎn)基因擬南芥正確翻譯并高水平表達了目的蛋白。
　　3.1400μmol·m-2·s-1光強下轉(zhuǎn)基因擬南芥的PEPC、PPDK、 NADP-ME、Rubisco酶活性較WT分別高出59.2、50.3、106.5、22.8％，其中轉(zhuǎn)基因擬南芥PCK的PEPC酶活性較WT高出97.1％，高出幅度大于其他轉(zhuǎn)基因擬南芥，PCK的PPDK酶活性較WT高出76.8％，高出幅度大于其他轉(zhuǎn)基因擬南芥，ME的NADP-ME活性

5、較WT高出196.9％,高出幅度大于其他轉(zhuǎn)基因擬南芥，PCK的Rubisco酶活性較WT高出33.7％，高出幅度大于其他轉(zhuǎn)基因擬南芥。800μmol·m-2·s-1光強下轉(zhuǎn)基因擬南芥較WT光合酶活性和Rubisco酶活性變化趨勢與1400μmol·m-2·s-1光強下相似。表明強光脅迫條件下轉(zhuǎn)基因擬南芥株系仍能保持較WT高的C4循環(huán)酶活性和C3循環(huán)Rubisco酶活性。
　　4.1400μmol·m-2·s-1光強下，WT的凈光合

6、速率較250μmol·m-2·s-1光強下降低了52.1％，轉(zhuǎn)基因擬南芥PC、 PK、ME、PCK、PKM的凈光合速率較250μmol·m-2·s-1光強下分別降低了42.2、49.4、40.4、22.7、20.6％，降幅均小于WT，較1400μmol·m-2·s-1光強下WT的凈光合速率高出53.1、33.6、32.2、131.3、89.3％。800μmol·m-2·s-1光強下轉(zhuǎn)基因擬南芥較WT凈光合速率變化趨勢與1400μmol·

7、m-2·s-1光強下相似。表明轉(zhuǎn)基因擬南芥在強光脅迫下仍能保持較WT明顯的光合優(yōu)勢，表現(xiàn)出了較強的耐強光脅迫能力。
　　5.1400μmol·m-2·s-1光強下轉(zhuǎn)基因擬南芥的SOD、 POD、 CAT酶活性較WT分別提高了25.8、51.9、49.4％，其中轉(zhuǎn)基因擬南芥ME的SOD酶活性較WT提高52.1％，提高幅度大于其他轉(zhuǎn)基因擬南芥，PKM的POD酶活性較WT提高73.8％，提高幅度大于其他轉(zhuǎn)基因擬南芥，PKM的CAT酶活性