转甘蔗pepc基因籼稻及其与光合作用相关的生理特性分析

论文摘要

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C4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C4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C4植物光合作用中的一种关键酶,在CO2浓缩机制中,催化第一步反应,即CO2的原初固定,使得C4植物的光合速率,特别是在高温及强光的条件下,比C3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CO2的同化固定,而甘蔗是C4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C4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T1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T1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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 文献综述
• 1.1 本论文的立题意义
• 1.2 植物光合作用研究进展
• 1.2.1 C3 植物光合作用研究进展
• 1.2.2 C4 植物光合作用研究进展
• 1.2.3 C4 基因转C3 植物的研究
• 1.2.4 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因工程的研究进展
• 1.3 存在的问题与展望
• 1.3.1 构建C4 型水稻
• 1.3.2 遗传转化的安全性
• 1.4 研究目标与思路
• 2. 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 质粒与菌株
• 2.1.2 植物材料
• 2.2 药品和仪器
• 2.2.1 主要药品
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 pC1380PEPC 载体图
• 2.3.2 大肠杆菌DH5α和农杆菌EHA105 的质粒转化
• 2.3.3 农杆菌介导水稻遗传转化与筛选
• 2.3.4 转基因植株的分子检测
• 2.3.5 转基因植株与光合特性相关的生理指标的测定
• 3. 结果与分析
• 3.1 农杆菌转化子的鉴定
• 3.2 潮霉素（Hyg）对胚性愈伤组织的致死浓度的确定
• 3.3 转化流程
• 3.4 转基因植株的PCR 检测
• 3.4.1 航2 号抗性植株pepc 基因的检测
• 3.4.2 航2 号抗性植株潮霉素标记基因hyg 的检测
• 3.5 转基因植株的Southern blotting 检测
• 3.5.1 转pepc 基因植株的Southern blotting 检测
• 3.5.2 转基因植株标记基因hyg 的Southern blotting 检测
• 3.6 转基因植株的RT-PCR 检测
• 3.7 转基因水稻叶片可溶性蛋白含量测定
• 3.8 转基因植株酶活含量的测定
• 1 代转基因植株的PCR 检测'>3.9 T₁ 代转基因植株的PCR 检测
• 1 代转基因植株的光合参数测定'>3.10 T₁代转基因植株的光合参数测定
• 4. 讨论与结论
• 4.1 获得高质量的航 2 号胚性愈伤组织的影响因素
• 4.2 共培养时几个因素对转化效率的影响
• 4.3 筛选压的选择
• 4.4 影响愈伤组织分化频率的因素
• 4.5 甘蔗 pepc 基因在水稻中的表达
• 4.6 展望
• 5. 小结
• 参考文献
• 附录1: 主要缩写词
• 附录2: 几种主要培养基的配方
• 致谢