Rubisco活化酶与水稻耐旱性的关系

论文摘要

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）作为催化光合碳循环和光呼吸的第一步反应的酶,在调节光合速率中发挥关键作用,该酶需要进行氨甲酰化并与Mg2+结合才具有催化活力。本研究开展了Rubisco活化酶（RCA）含量的降低的反义突变体与水稻耐旱性的关系研究,并通过转基因技术获得正义rca大小亚基超表达水稻,结果摘要如下:以反义RCA突变体和中花11野生型（Oryza.Sativa L.ssp.japonica）为试验材料,研究了干旱胁迫对它们的气体交换参数、叶绿素荧光参数、叶绿素含量、Rubisco活性和Rubisco及RCA含量的影响。研究结果表明,干旱胁迫下反义RCA突变体的光合作用比中化野生型受到更大程度的抑制。这主要不是由于气孔导度的降低引起的,而是由于反义RCA突变体在干旱胁迫下Rubisco活性、Rubisco含量、Chl含量、Fv’/Fm’和ΦPSⅡ比野生型有更大程度的降低,从而不利于卡尔文循环和PSⅡ的正常运转。利用pUCmT载体获得了RCA基因大小亚基mRNA两端可以引入与双元表达载体pCAMBIA1390-ubi多克隆位点相匹配的双酶切位点,将片段连接到pCAMBIA1390-ubi载体,构建了RCA基因大小亚基的植物超表达载体pC1390-Ⅰ（大亚基,RCAⅠ）和pC1390-Ⅱ（小亚基,RCAⅡ）。通过电激法将该载体导入根癌农杆菌EHA105菌株,以根癌农杆菌介导的方法,将超表达载体pC1390-Ⅰ和pC1390-Ⅱ转化粳稻（Oryza.Sativa L.ssp.japonica）中花11,获得了抗潮霉素的再生植株,经过GUS组织化学检测和PCR鉴定,明确目的基因已经整合到这些转基因水稻基因组中。RCA含量测定显示,大小亚基超表达株系提高了各自含量的30%左右。这将为阐明RCA在植物耐旱性中的作用奠定基础。

论文目录

• 致谢
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• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1 干旱胁迫对植物的危害以及植物的生理响应
• 2 干旱胁迫对植物光合相关参数的影响
• 2.1 干旱对叶绿素含量的影响
• 2.2 干旱对光能吸收转换、水光解和电子传递影响
• 2.3 干旱对叶绿体中NADPH和ATP含量的影响
• 2.4 干旱对RuBP含量和Rubisco活性的影晌
• 3 RCA的研究进展
• 3.1 RCA的分子特性
• 3.2 RCA对Rubisco的活化作用
• 3.3 RCA与光合作用的关系
• 4 研究意义、研究目标和研究内容
• 4.1 研究意义
• 4.2 研究目标
• 4.3 研究的主要内容
• 第二章 RCA含量与水稻耐旱性的关系
• 1 材料和方法
• 1.1 材料及处理方法
• 1.2 气体交换实验和荧光实验
• 1.3 叶绿素的测定
• 1.4 Rubisco活性测定
• 1.5 Rubisco和RCA含量测定
• 2 结果与分析
• 2.1 土壤含水量及反义RCA水稻的耐旱表型
• 2.2 干旱对反义RCA水稻气体交换参数的影响
• 2.3 干旱对反义RCA水稻叶绿素荧光参数的影响
• 2.5 干旱对反义RCA水稻叶绿素含量的影响
• 2.6 干旱对反义RCA水稻Rubisco活性的影响
• 2.7 干旱对反义RCA水稻RCA和Rubisco含量的影响
• 3 讨论
• 第三章 RCA超表达载体的构建与水稻的遗传转化
• 1 材料和方法
• 1.1 RCA全长基因、质粒和菌种
• 1.2 PCR引物
• 1.3 rca的克隆与测序
• 1.4 rca大小亚基超表达载体的构建
• 1.5 pC1390-Ⅰ和pC1390-Ⅱ导入农杆菌EHA105
• 1.6 根癌农杆菌介导的遗传转化和转基因植株再生
• 1.7 GUS活性的组织化学检测
• 1.8 RNA的提取与RT-PCR鉴定
• 1代转化水稻的筛选与种植'>1.9 T₁代转化水稻的筛选与种植
• 1.10 Rubisco和RCA含量测定
• 2 结果与分析
• 2.1 含rca基因的克隆与产物鉴定
• 2.2 rca/BamHI和SpeI片段与pCAMBIA1390-ubi（PC1390）载体连接
• 2.3 pC1390-Ⅰ、pC1390-Ⅱ载体转化农杆菌EHA105并PCR鉴定
• 2.4 农杆菌法转化水稻成熟胚愈伤组织及植株的再生
• 0代的分子检测'>2.5 RCA超表达转基因株T₀代的分子检测
• 1代的检测'>2.6 RCA超表达转基因株T₁代的检测
• 3 讨论
• 3.1 农杆菌转基因方法的转化效率
• 3.2 Ubiquitin启动子的超表达效率
• 3.3 RCA大小亚基超表达的意义
• 第四章 全文总结和创新点
• 主要参考文献
• 附录
• 硕士研究生期间发表或接收的文章