转ZmPEPC基因小麦氮代谢特征及其低氮响应机制的研究
发布时间：2021-12-22 16:53
磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化酶（PEPC）是参与植物初级代谢过程的重要酶类,对氮、碳代谢调节具有重要作用。前人对转C4途径酶基因到C3作物的研究表明其有提高光合作用和产量,增强耐高温抗旱等抗逆特性效应。本研究利用前期所获得遗传稳定的转ZmPEPC小麦株系（08T1-27、08T1-47和08T1-51）和受体对照周麦19为试验材料,对转基因小麦株系进行了分子特征检测;及在田间小区不同肥力水平下对转基因小麦株系氮素吸收、利用和转运特性进行了分析;研究了不同氮素水平下转ZmPEPC小麦苗期根系形态和根系氮代谢生理特性;过表达ZmPEPC对小麦叶片的氮、碳代谢影响效应;低氮条件下转ZmPEPC基因小麦的蛋白组学,以探讨过表达ZmPEPC对小麦氮代谢的影响及其可能机制。主要结果如下:1.转基因小麦株系的PCR结果表明ZmPEPC已经整合进入转基因小麦基因组并能稳定的遗传。RT-PCR和qRT-PCR分析结果表明ZmPEPC在小麦中能正确转录并稳定表达。Western blotting检测结果表明ZmPEPC在三个转基因小麦株系中均能正确翻译出对应蛋白。2.三个转基因小麦株系单株地上氮素积累量低肥条件...
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?Ｃ３和Ｃ４光合途径简图（Ｍｉｙａｏ，２００３）
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ｉｎｇ?ｌｅｇｕｍｅ?ｒｏｏｔ?ｎｏｄｕｌｅｓ）??Ｓｅｔｉ?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?＾＾＞ｏｎ?Ｓｔｏｒａｇｅ?＼??＠Ｓｅｅｄ?６ｅｒｍｍｏｔｉ〇ｎ?＾?（ｒｍｋｉｔｅ?ｏｘ丨ｄａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｍｉｔｏｃｈｏｎ（＾＾＾＾＾＾??Ｒｏｏｔ?Ｍｏｉｃｔｅ／Ｃｉｔｒｏｔｅ?Ｅｘｃｒｅｔ＾ｎ?ｆｏｒ?Ａｂｉｏｔｉｃ?５ｔｒｔ￥ｓ?Ａｃｄｉｍｏｔｉｏｎ??（ｅ．ｇ?ｔｏ?ａｌｌｉｅｖｉａｔｅ?Ｐｊ?ｏｒ?Ｆｅ２＊?ｓｔ？ｖｏｔｉｏ？?Ａ／ｏｒ?Ａｌ＾４?ｔｏｘｉｃｉｔｙ）?Ｊ??图１－３高等植物体内ＰＥＰＣ具有的不同功能（Ｏ＇Ｌｅａｒｙ?ｅｔａｌ．，２０１１）。??Ｆｉｇ?１－３?Ｔｈｅ?ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ＰＥＰＣ?ｉｎ?ｈｉｇｈｅｒ?ｐｌａｎｔｓ．??１．４．２?ＰＥＰＣ的克隆与表达??随着分子生物学技术的发展，高等植物中ｐｍｃ相继得以克拢最早从大肠杆菌??（Ｅｓｃ／ｚｅｒ／ｃ／ｚ／ａｃｏ／／）克隆出ＰｉＴＣ?（Ｆｕｊｉｔａｅｔａｌ．，?１９８４），随后在蓝藻、Ｃ３植物（培养细胞、??根、叶、种子和根瘤组织）、ＣＡＭ植物和Ｃ４植物（根和叶）均有报道。虽然Ｃ４植物叶??片中有多种类型的的Ｐ￡ＰＣ，但Ｃ４型在叶片中起着主导作用。在使（：３植物获得Ｃ４??光合特性时，人们更多的关注Ｃ４型Ｐ五ＰＣ的结构与功能。玉米不同类型位于不同??的染色体上，Ｃ４型位于九号染色体，Ｃ３型位于七号染色体，非自养型位于四号和五号??染色体；玉米和高粱叶片中由单基因控制，而Ｃ４型黄顶菊属Ｆ?／ｒ／ｎｅｒｖ／ａ）叶??片中Ｃ４型由多基因编码（Ｒａｊａｇｏｐａｌａｎｅｔａｌ．，１９９４）。??Ｃ４型ＰＭＣ■基因家族典型的基
【参考文献】：
期刊论文
[1]河南省小麦-玉米轮作系统光能利用率时空分布及其变化原因分析[J]. 常清,王靖,余卫东,王娜,谈美秀. 中国农业气象. 2016(03)
[2]不同氮效率基因型小麦根系吸收特性与氮素利用差异的分析[J]. 熊淑萍,吴克远,王小纯,张捷,杜盼,吴懿鑫,马新明. 中国农业科学. 2016(12)
[3]不同氮效率小麦品种苗期根系氮代谢及其吸收能力差异分析[J]. 熊淑萍,吴克远,王小纯,吴懿鑫,杜盼,马新明. 麦类作物学报. 2016(03)
[4]过量表达OsNRT2.1对水稻日本晴生长和氮素利用效率的影响[J]. 陈景光,张勇,谭雅文,徐国华,范晓荣. 分子植物育种. 2016(01)
[5]导入外源玉米C4型NADP-ME基因对小麦光合效能的影响[J]. 王永霞,杜新华,许为钢,齐学礼,李艳,王会伟,胡琳. 作物学报. 2016(04)
[6]外源玉米pepc基因对小麦C3、C4途径相关基因表达的效应[J]. 王永霞,许为钢,胡琳,李艳,齐学礼,王会伟,李小博. 麦类作物学报. 2016(01)
[7]不同供氮水平下小麦品种的氮效率差异及其氮代谢特征[J]. 王小纯,王晓航,熊淑萍,马新明,丁世杰,吴克远,郭建彪. 中国农业科学. 2015(13)
[8]Enhanced tolerance to drought in transgenic rice plants overexpressing C4 photosynthesis enzymes[J]. Jun-Fei Gu,Ming Qiu,Jian-Chang Yang. The Crop Journal. 2013(02)
[9]我国三大粮食作物肥料利用率处较低水平[J]. 四川农业科技. 2013(12)
[10]冬小麦品种更替过程中旗叶结构与光合作用的关系研究[J]. 刘永康,郑和平,徐艳霞,张会丽. 河南农业科学. 2013(03)
博士论文
[1]几种作物非叶器官结构和功能的研究[D]. 李寒冰.中国科学院研究生院（植物研究所） 2002
硕士论文
[1]不同氮素水平对转玉米PEPC基因水稻碳、氮代谢的影响[D]. 陈冉冉.中国农业科学院 2012
本文编号：3546744
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?Ｃ３和Ｃ４光合途径简图（Ｍｉｙａｏ，２００３）
??，ＰＥＰ＾ｈ?ｈ－?ＰＥＰ?＜?Ｐｙｒ?ｔ——??ｒ?Ｃ４－ｌｉｋｅ?ｐａｔｈｗａｙ??ＯＡＡ?■■－＋，ＯＡＡ?．?：?■＿－?？?Ｍａ？??Ｃｙｔｏｓｏｌ?Ｖ?ｉｌｔｆｌＭｗｉｌｉｌ?Ｊ??Ｂ??，?■??Ｃ０２?？?（Ｃａｌｖｉｎ?ｃｙｃｌｅ?；??ｆ?（＾１?Ｖｓ＾｜?Ｒｕｂｉ＾ｃＱ??ｈｃｏ３－?ｃｏ２??ｐｅｐＵ—＾ｅｐ?ｔ??＾?＊?Ｃ４－！ｉｋｅ?ｐａｔｈｗａｙ??ＯＡＡ??〇???？?ＯＡＡ??Ｃｙｔｏｓｏｌ?ｙ?Ｊ??图１－２?Ｃ３植物中构建单细胞Ｃ４途径设想（Ｍｉｙａｏｅｔａｌ．，２０１１）。??Ａ?类?Ｈ．ｖｅｒｔｉｃｉｌｌａｔａ?的?Ｃ４?途径，包括?ＰＥＰＣ、ＰＰＤＫ、ＮＡＤＰ－ＭＤＨ、ＮＡＤＰ－ＭＥ?四种酶。??Ｂ另一种类Ｈｙｄｒｉｌｌａ的Ｃ４途径，包括ＰＥＰＣ、ＰＥＰ－ＣＫ。??Ｆｉｇ?１．２?Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｃ４?ｌｉｋｅ?ｐａｔｈｗａｙ?ｉｎｔｏ?ｔｈｅ?ＭＣｓ?ｏｆ?Ｃ３?ｐｌａｎｔｓ．??Ａ?Ｔｈｅ?Ｃ４?ｌｉｋｅ?ｐａｔｈｗａｙ?ｏｆ?Ｈ．?Ｖｅｒｔｉｃｉｌｌａｔａ，?ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ?ｏｆ?ＰＥＰＣｎ?ＰＰＤＫ＞?ＮＡＤＰ－ＭＤＨ＞?ＮＡＤＰ－ＭＥ．??Ｂ?Ｔｈｅ?Ｑ?ｌｉｋｅ?ｐａｔｈｗａｙ?ｏｆ?Ｈｙｄｒｉｌｌａ，?ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ?ｏｆ?ＰＥＰＣ、ＰＥＰ－ＣＫ．??１．３．２单个（：４途径基因的转化??１）?ＰＥＰＣ?（ＭＣ）目前，科学家利用转基因技术将Ｃ４型Ｐ五ＰＣ转入Ｃ３植物中，??其主要目的是提高转基因植株的光合作用和对非生物逆境的适应性（Ｊｅａｎｎｅａｕ?ｅｔ?ａｌ．，??２００２）。在提高水
ｉｎｇ?ｌｅｇｕｍｅ?ｒｏｏｔ?ｎｏｄｕｌｅｓ）??Ｓｅｔｉ?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?＾＾＞ｏｎ?Ｓｔｏｒａｇｅ?＼??＠Ｓｅｅｄ?６ｅｒｍｍｏｔｉ〇ｎ?＾?（ｒｍｋｉｔｅ?ｏｘ丨ｄａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｍｉｔｏｃｈｏｎ（＾＾＾＾＾＾??Ｒｏｏｔ?Ｍｏｉｃｔｅ／Ｃｉｔｒｏｔｅ?Ｅｘｃｒｅｔ＾ｎ?ｆｏｒ?Ａｂｉｏｔｉｃ?５ｔｒｔ￥ｓ?Ａｃｄｉｍｏｔｉｏｎ??（ｅ．ｇ?ｔｏ?ａｌｌｉｅｖｉａｔｅ?Ｐｊ?ｏｒ?Ｆｅ２＊?ｓｔ？ｖｏｔｉｏ？?Ａ／ｏｒ?Ａｌ＾４?ｔｏｘｉｃｉｔｙ）?Ｊ??图１－３高等植物体内ＰＥＰＣ具有的不同功能（Ｏ＇Ｌｅａｒｙ?ｅｔａｌ．，２０１１）。??Ｆｉｇ?１－３?Ｔｈｅ?ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ＰＥＰＣ?ｉｎ?ｈｉｇｈｅｒ?ｐｌａｎｔｓ．??１．４．２?ＰＥＰＣ的克隆与表达??随着分子生物学技术的发展，高等植物中ｐｍｃ相继得以克拢最早从大肠杆菌??（Ｅｓｃ／ｚｅｒ／ｃ／ｚ／ａｃｏ／／）克隆出ＰｉＴＣ?（Ｆｕｊｉｔａｅｔａｌ．，?１９８４），随后在蓝藻、Ｃ３植物（培养细胞、??根、叶、种子和根瘤组织）、ＣＡＭ植物和Ｃ４植物（根和叶）均有报道。虽然Ｃ４植物叶??片中有多种类型的的Ｐ￡ＰＣ，但Ｃ４型在叶片中起着主导作用。在使（：３植物获得Ｃ４??光合特性时，人们更多的关注Ｃ４型Ｐ五ＰＣ的结构与功能。玉米不同类型位于不同??的染色体上，Ｃ４型位于九号染色体，Ｃ３型位于七号染色体，非自养型位于四号和五号??染色体；玉米和高粱叶片中由单基因控制，而Ｃ４型黄顶菊属Ｆ?／ｒ／ｎｅｒｖ／ａ）叶??片中Ｃ４型由多基因编码（Ｒａｊａｇｏｐａｌａｎｅｔａｌ．，１９９４）。??Ｃ４型ＰＭＣ■基因家族典型的基
【参考文献】：
期刊论文
[1]河南省小麦-玉米轮作系统光能利用率时空分布及其变化原因分析[J]. 常清,王靖,余卫东,王娜,谈美秀. 中国农业气象. 2016(03)
[2]不同氮效率基因型小麦根系吸收特性与氮素利用差异的分析[J]. 熊淑萍,吴克远,王小纯,张捷,杜盼,吴懿鑫,马新明. 中国农业科学. 2016(12)
[3]不同氮效率小麦品种苗期根系氮代谢及其吸收能力差异分析[J]. 熊淑萍,吴克远,王小纯,吴懿鑫,杜盼,马新明. 麦类作物学报. 2016(03)
[4]过量表达OsNRT2.1对水稻日本晴生长和氮素利用效率的影响[J]. 陈景光,张勇,谭雅文,徐国华,范晓荣. 分子植物育种. 2016(01)
[5]导入外源玉米C4型NADP-ME基因对小麦光合效能的影响[J]. 王永霞,杜新华,许为钢,齐学礼,李艳,王会伟,胡琳. 作物学报. 2016(04)
[6]外源玉米pepc基因对小麦C3、C4途径相关基因表达的效应[J]. 王永霞,许为钢,胡琳,李艳,齐学礼,王会伟,李小博. 麦类作物学报. 2016(01)
[7]不同供氮水平下小麦品种的氮效率差异及其氮代谢特征[J]. 王小纯,王晓航,熊淑萍,马新明,丁世杰,吴克远,郭建彪. 中国农业科学. 2015(13)
[8]Enhanced tolerance to drought in transgenic rice plants overexpressing C4 photosynthesis enzymes[J]. Jun-Fei Gu,Ming Qiu,Jian-Chang Yang. The Crop Journal. 2013(02)
[9]我国三大粮食作物肥料利用率处较低水平[J]. 四川农业科技. 2013(12)
[10]冬小麦品种更替过程中旗叶结构与光合作用的关系研究[J]. 刘永康,郑和平,徐艳霞,张会丽. 河南农业科学. 2013(03)
博士论文
[1]几种作物非叶器官结构和功能的研究[D]. 李寒冰.中国科学院研究生院（植物研究所） 2002
硕士论文
[1]不同氮素水平对转玉米PEPC基因水稻碳、氮代谢的影响[D]. 陈冉冉.中国农业科学院 2012
本文编号：3546744
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