外源NO對(duì)高表達(dá)轉(zhuǎn)玉米C4pepc基因水稻光合特性調(diào)控.pdf

1、在本世紀(jì)中，人口過快增長(zhǎng)和社會(huì)現(xiàn)代化快速發(fā)展引發(fā)糧食問題的產(chǎn)生，綠色替代能源的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源加劇了這一現(xiàn)象，最大限度地提高單產(chǎn)量和總生物量的水平一直是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要的挑戰(zhàn)。在干旱，高溫和脅迫條件下，C4植物具有更高的光合效率，氮素和水分利用效率，越來越多的研究對(duì)C4光合機(jī)制組裝C3植物中產(chǎn)生濃厚的興趣，Ku將磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（pepc;EC4.1.1.31）基因通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)到粳稻(Kitaake)品種中，成功實(shí)

2、現(xiàn)高表達(dá)，并表現(xiàn)光合特性和籽粒產(chǎn)量的提高，掀起了利用C4光合特性改造C3植物，以增強(qiáng)光合效率的熱潮。
　　一氧化氮(NitricOxide，NO)是一個(gè)關(guān)鍵的信號(hào)分子，涉及在植物的許多生理信號(hào)途徑中，尤其在生物與非生物脅迫的防御反應(yīng)中起著重要的調(diào)節(jié)作用，在打破休眠，刺激萌發(fā)和根的伸長(zhǎng)，參與氣孔運(yùn)動(dòng)的過程，可通過降低植物體內(nèi)活性氧(Reactiveoxygenspecies，ROS)的水平而延緩衰老。本文研究外源NO供體對(duì)高表達(dá)轉(zhuǎn)玉

3、米C4pepc基因水稻材料(PC)和未轉(zhuǎn)基因野生型(WT)光合特性的影響、內(nèi)源信號(hào)分子的變化特性以及對(duì)外源基因pepc的表達(dá)的調(diào)節(jié)，期望從NO信號(hào)分子角度揭示高表達(dá)轉(zhuǎn)玉米C4pepc基因水稻高效機(jī)理，主要結(jié)果如下:
　　1、在200μmol/L硝普鈉（Sodiumnitroprusside，SNP）和1mmol/LL-精氨酸(L-Arginine，L-Arg)處理下，WT和PC的Pn分別增加20.8％、10.7％，差異顯著(P＜0

4、.05);隨濃度的增加，其表現(xiàn)不同程度的抑制，WT的Pn抑制更顯著(P＜0.05)，PC的Gs和Ci降低明顯（P＜0.05）;在聯(lián)合2mmol/LBA、2mmol/LNS，特別是6mmol/LCa2+螯合劑EGTA共同處理下，與PC相比，WT凈光合速率抑制達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，WT含有較多胞間CO2(P＜0.05)。相關(guān)分析結(jié)果表明:PC的Pn依賴Gs的相關(guān)性小于WT，與Ci的相關(guān)性大于WT，顯示PC可能有不同的調(diào)節(jié)方式。

5、r>　　2、為了闡明外源NO對(duì)pepc基因水稻光合作用影響的分子機(jī)制，進(jìn)一步分析了在不同外源SNP處理下，內(nèi)源信號(hào)分子的動(dòng)態(tài)變化及對(duì)外源基因pepc的表達(dá)和酶活性的影響，結(jié)果表明:外源SNP處理，提高了內(nèi)源NO、H2O2和內(nèi)源Ca2+的含量，而cPTIO對(duì)H2O2的含量影響不顯著，而顯著降低了內(nèi)源NO和Ca2+的含量，表明H2O2可能在NO作用的上游，磷脂酶D(PhospholipaseD，PLD)和Ca2+是NO的下游作用元件，磷脂酶

6、C(PhospholipaseC，PLC)和PLD抑制劑對(duì)pepc基因表達(dá)有抑制作用，但Ca2+螯合劑EGTA可以緩解其抑制;而且外源NO的供體處理后均可顯著誘導(dǎo)PEPC酶活性增加和該基因的表達(dá)，表明了低濃度NO誘導(dǎo)PEPC酶活性及基因表達(dá)，從而提高了PC的Pn。
　　3、Ca2+作為一種重要第二信使分子，可以偶聯(lián)胞內(nèi)與胞外信號(hào)生理生化反應(yīng)，可通過Ca2+-ATPase起作用來維持平衡。通過亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示，我們發(fā)現(xiàn)能夠誘導(dǎo)WT