猪毛菜再生体系的构建及碳酸酐酶βCA6转水稻研究

发布时间：2020-08-09 13:51

【摘要】：绿色植物作为地球上的主要生产者,通过光合作用提供源源不断的能量,基于光合作用同化方式的不同可将植物分为C_3植物,C_4植物和CAM植物。C_4植物在进化上具有更高效的二氧化碳固定模式,具有更高效的光合速率。C_4植物在其生理结构,基因表达等方面都具有特殊性。对典型C_4植物光合作用加以研究可以更深入地了解C_4光合调控网络,借鉴现有已经研究的C_4植物光合生理特征和差异基因表达改造C_3植物是提高C_3植物光合效率的有效手段。猪毛菜作为典型的C_4模式植物,构建猪毛菜再生体系是进行其光合作用研究的基础工作。本实验利用植物组织培养技术初步探究了本地猪毛菜和珍珠猪毛菜再生体系的建立。实验主要从激素配比,培养基种类,外植体的选择等方面进行了初步探究。在猪毛菜愈伤组织培养方面,通过各种激素配比,外植体的选择,培养基种类等方面的探究,得出6-BA与2,4-D为培养愈伤组织的最佳组合,珍珠猪毛菜在6-BA为0.5 mg/l,2,4-D为2.5 mg/l时愈伤组织形成率高达84.6%,本地猪毛菜在6-BA为0.5 mg/l,2,4-D为2.0 mg/l时愈伤组织形成率为88%。在植物组织愈伤组织分化方面,主要在8 h/16 h光照条件下各种激素配比组合及浓度梯度方面进行了研究。结果并未分化出幼苗,而是出现了5种不同的愈伤组织状态,值得进一步探究的是在激素配比为6-BA 0.2 mg/l,NAA 0.1 mg/l的MS培养基上分化出了根。水稻作为典型的C_3植物,提高水稻产量是应对粮食安全问题的必要要求。在水稻中尝试C_4相关的光合酶,是提高其光合效率的有效手段之一;开发水稻组织特异性启动子可以为完成转基因特异性表达提供有效的工具。本课题从两个方面进行了实验。一是从海岛棉中克隆获得保卫细胞特异性启动子——GbSLSP启动子,并构建了GUS表达载体,转化到水稻,在T_1代阳性植株中采用叶片GUS染色的方法检测到了在水稻叶片保卫细胞中GUS基因的表达,但是表达量微弱;二是把拟南芥AtβCA6过量表达载体转化水稻。在T_1代阳性植株中利用PCR技术筛选得到转化成功的多个过表株系,随机选取三个过表株系,对其T_2在RNA水平上进行βCA6的半定量检测。结果表明,过表株系中都检测到了βCA6的表达。随后对转基因水稻的植株进行生理测定,与野生型相比,净光合速率略有提高,呼吸速率略有下降,但差异不显著。植株地上地下部分的干鲜重、株高等生理指标无明显区别。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q943.1;S511
【图文】：

植物,类型,暗反应,物种

第一部分文献综述合作用研究进展物作为生物圈的主要生产者，将无机物和二氧化碳转化成有机物，为其了能量可以分为两个相关过程：产生活跃能量状态 ATP 和 NADPH 的成的暗反应[1]。基于植物的光合作用暗反应中二氧化碳的固定方式，植种方式。在这其中 C3植物所占比重最大，C3物种约占所有高等植物物 5％，CAM 物种占剩余的 10％[2]，C3，C4和 CAM 植物的光合特性差物和蔬菜，如大米，小麦，菠菜，番茄，苹果，桃和桉树等；C4植物如玉米和甘蔗；CAM 植物包括菠萝和龙舌兰[3]。无论哪种光合同化模碳均和 RuBP 相互结合，产生两个 3-磷酸甘油酸分子（见图 1-1），该过

气孔运动,拟南芥,植物

山东师范大学硕士学位论文环境的适应能力和对胁迫的响应能力，保证植物的正常生长[52]。气孔运动受到光，植物CO2浓度、空气相对湿度、干旱、臭氧等的调控[53]。当植物所处环境发生改变会激活阴道，导致保卫细胞的膜上发生去极化现象，随着离子通道的激活，气孔逐步关闭。在拟南二氧化碳浓度的升高和 ABA 激素的调控是激活阴离子导致气孔关闭的主要因素[54,55]，所示。气孔的精细调节特性还有亟待解决的问题，从调控气孔的开关入手，提高植物光合已成为国内外关注的热点。

序列,报告基因,烟草,启动子

6.2 GbSLSP 组织特异性启动子研究从海岛棉中分离到GbSLSP启动子，富含AAAG序列，是海岛棉一种丝氨酸蛋白酶基游的993bp大小片段。在该片段中369bp为UTR区域，剩余624bp序列为该启动子核心区用生物信息分析显示含有1个TATA-box，10个与转录因子相关的核心顺式作用元件序列（AAAG，993bp长度的启动子驱动表达的GUS或GFP在转基因拟南芥和烟草的保卫细胞中表达，如图1-3所示。通过改变启动子长度从而调整所含核心顺式作用元件AAAG数量，当还有7个该顺式作用元件时，该启动子驱动的GUS染色活性最强，当仅含3个该元件时动的表达活性最弱。UTR区域也在调控该启动子在保卫细胞中特异性表达起重要作用。造不同长度的UTR区域，启动子驱动的GUS表达活性也有所不同，在完全缺失UTR 的株系中，GUS表达活性几乎完全丧失且保卫细胞表达特性也不复存在[103]。

【参考文献】