轉(zhuǎn)ictB基因水稻的獲得及其光合生理特性研究.pdf

1、CO2是無(wú)機(jī)碳的主要存在形式，生物體以CO2為原料進(jìn)行光合作用生成有機(jī)物;CO2的吸收、運(yùn)輸及固定效率與光合能力、產(chǎn)量水平密切相關(guān)，提高CO2的轉(zhuǎn)運(yùn)能力是作物高光效遺傳改良的重要方向和主要內(nèi)容。.水稻與藍(lán)藻雖然同為C3固碳途徑，但相同CO2濃度下藍(lán)藻的光合速率明顯高于水稻，這與藍(lán)藻具有高效的無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)運(yùn)與濃縮機(jī)制有關(guān)，而無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ictB(inorganic carbon transporter B，ictB)在介導(dǎo)無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)移與主動(dòng)運(yùn)

2、輸過(guò)程中發(fā)揮重要作用。
　　為明確ictB基因?qū)τ谒靖吖庑нz傳改良的應(yīng)用價(jià)值，本研究構(gòu)建了葉片特異性啟動(dòng)子Cab pro（葉綠體捕光色素蛋白Cab基因啟動(dòng)子）驅(qū)動(dòng)的藍(lán)藻ictB基因表達(dá)載體，并通過(guò)農(nóng)桿菌遺傳轉(zhuǎn)化獲得了轉(zhuǎn)ictB基因水稻，分析了轉(zhuǎn)基因水稻的基因表達(dá)、光合生理及產(chǎn)量特性，主要結(jié)果如下:
　　(1)以具有雙T-DNA結(jié)構(gòu)的pSB130為載體骨架，構(gòu)建了由Cab啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的ictB基因超雙元表達(dá)載體pSB130-C

3、ab pro-ictB，通過(guò)農(nóng)桿菌遺傳轉(zhuǎn)化超級(jí)雜交稻親本湘恢299（R299），成功獲得了43個(gè)再生植株;
　　(2)篩選到單拷貝轉(zhuǎn)ictB基因植株。通過(guò)PCR檢測(cè)，獲得了19株轉(zhuǎn)ictB基因陽(yáng)性株系，選取其中16株進(jìn)行Southern雜交，有12株已整入了ictB基因，2株為單拷貝。
　　(3) ictB基因在水稻中過(guò)量表達(dá)。熒光定量分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)ictB基因水稻在苗期、分蘗期、抽穗期及乳熟期等主要生育時(shí)期都有較高表達(dá)，以抽

4、穗期表達(dá)量最低，為內(nèi)參基因表達(dá)量的5倍;以乳熟期表達(dá)量最高，為內(nèi)參基因表達(dá)量的25倍。
　　(4)轉(zhuǎn)ictB水稻胞間CO2濃度和CO2補(bǔ)償點(diǎn)降低，乳熟期光合速率略有升高。在抽穗期，轉(zhuǎn)基因株系ictB-1、ictB-2的胞間CO2濃度分別降低14.01％和9.80％，光合速率改變不明顯;在乳熟期，轉(zhuǎn)基因株系ictB-1、ictB-2的胞間CO2濃度分別比對(duì)照降低了16.45％和12.52％，CO2補(bǔ)償點(diǎn)降低10.07％和6.84％，

5、而光合速率分別提高了19.29％和9.93％。
　　(5)轉(zhuǎn)ictB基因水稻碳酸酐酶(CA)活性降低，Rubisco羧化活性顯著提高。在抽穗期，轉(zhuǎn)基因株系ictB-1、ictB-2的CA活性分別比對(duì)照降低19.19％和7.75％，活化前Rubisco羧化活性分別比對(duì)照提高59.65％和42.11％;在乳熟期，轉(zhuǎn)基因株系ictB-1、ictB-2的CA活性分別比對(duì)照降低18.86％和3.45％，活化前Rubisco羧化活性分別比對(duì)照

6、提高42.67％和18.67％。
　　(6)轉(zhuǎn)ictB基因水稻產(chǎn)量結(jié)構(gòu)改變。轉(zhuǎn)基因株系ictB-1、ictB-2的平均有效穗有所提高，分別提高18.18％、3.45％;干粒重、實(shí)粒數(shù)、總粒數(shù)有所降低，千粒重分別降低14.23％、16.83％，實(shí)粒數(shù)分別降低2.26％、58.28％，總粒數(shù)分別降低0.22％、31.66％。由于群體過(guò)小，產(chǎn)量性狀有待進(jìn)一步研究。
　　所有研究結(jié)果表明，ictB基因能在水稻中穩(wěn)定遺傳和高效表達(dá)，過(guò)