香格里拉水韭磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（PEPC）的克隆及其表达载体构建
发布时间：2021-08-14 09:52
以中国特有植物香格里拉水韭（Isoetes shangrilaensis X. Liu）为材料,通过转录组测序数据分析筛选出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（Is PEPC）,根据该基因序列,从香格里拉水韭cDNA中克隆获得磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）的编码基因Is PEPC,并将此基因插入pCAMBIA-2300-N-eGFP及pMD质粒载体上,再采用农杆菌介导的花序浸染法将2个重组载体分开转入野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana （L.） Heynh.）中。结果显示:Is PEPC基因蛋白编码序列长度为2928 bp,编码975个氨基酸;同源性检索分析结果表明,该蛋白与其近源物种江南卷柏（Selaginella moellendorffii Hieron.）的PEPC基因蛋白序列同源性为79.8%。对转基因的T1代拟南芥通过抗性筛选并在gDNA水平上阳性鉴定,初步鉴定得到pC2300-N-eGFP-IsPEPC转基因株系26个和pMD-IsPEPC转基因株系32个。
【文章来源】：植物科学学报. 2020,38(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
重组质粒的PCR产物电泳图
本研究通过转录组数据分析，筛选到2个磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(PEPC)序列信息，这2个基因具有PEPC家族基因典型结构特征。将香格里拉水韭Is PEPC基因编码的氨基酸序列与上述物种构建系统进化树，结果显示，2个Is PEPC被分为2类，Is PEPC在氨基酸水平与近缘种江南卷柏Sm PEPC蛋白亲缘关系最近，其次与玉米和高粱(Sorghum bicolor (L.) Moench)的C4型PEPC聚在一起，为植物型PEPC (PTPC)蛋白，且玉米及高粱的C4型PEPC基因经过转基因验证可提高C3植物的光合效率。而Is PEPC4在氨基酸水平与Sm PEPC4、拟南芥Atppc4、玉米ZmPEPC4、菠萝Ac PEPC4聚为一类，为细菌型PEPC(BTPC)蛋白(图3)。2.3 表达载体构建与转Is PEPC基因拟南芥鉴定
本研究构建香格里拉水韭表达载体，质粒PCR检测及酶切结果显示，片段大小均为3 kb左右(图4，图5)，说明成功构建含PEPC基因CDS全长的植物表达载体，将其命名为p C2300-N-e GFP-Is PEPC和p MD-Is PEPC。进一步利用这2种重组质粒转化农杆菌，经过农杆菌介导的花序浸染法，将香格里拉水韭Is PEPC基因成功转入拟南芥，并通过前后4批转化，共获得p C2300-N-e GFP-Is PEPC表达载体的转基因株系26个以及p MD-Is PEPC表达载体的转基因株系32个(图6，图7)。观察结果发现，成功转入p C2300-N-e GFP-Is PEPC表达载体的拟南芥幼苗根部具有明显的荧光，且亚细胞定位于细胞膜上(图8)。图5 表达载体酶切检测
【参考文献】：
期刊论文
[1]菠萝PEPC基因家族生物信息学分析[J]. 马海洋,赵秋芳,陈曙,石伟琦,冼皑敏. 热带作物学报. 2020(01)
[2]植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究进展[J]. 王丽媛,张玉,徐明怡,冷海楠,伍一宁. 国土与自然资源研究. 2017(05)
[3]转玉米C4光合途径pepc、ppdk、nadp-me基因拟南芥光合特性对强光胁迫的反应[J]. 李小博,许为钢,雷明月,张庆琛,王会伟,李艳,华夏,高崇. 分子植物育种. 2017(03)
[4]玉米C4光合酶基因导入对拟南芥光合特性及抗旱性的影响[J]. 雷明月,许为钢,李小博,张庆琛,王会伟,张磊,方宇辉,李艳,李春鑫. 麦类作物学报. 2017(01)
[5]土壤水分对冬小麦气孔导度及光合速率的影响与模拟[J]. 李丽,申双和,孙钢,李永秀,王晓东,刘瑞娜. 中国农业气象. 2016(06)
[6]高粱C4型pepc基因转入大豆可改善大豆光合特性[J]. 张艳,满为群,南相日,李柱刚. 分子植物育种. 2015(02)
[7]转ZmPEPC与ZmPPDK基因拟南芥对干旱胁迫的反应[J]. 杜西河,许为钢,胡琳,张磊,李艳,齐学礼,王会伟,王玉民. 分子植物育种. 2013(04)
[8]田间条件下转玉米C4型PEPC基因小麦的光合生理特性[J]. 吴琼,许为钢,李艳,齐学礼,胡琳,张磊,韩琳琳. 作物学报. 2011(11)
[9]玉米C4型全长pepc基因导入普通小麦的研究[J]. 张庆琛,许为钢,胡琳,李艳,张磊,齐学礼. 麦类作物学报. 2010(02)
[10]C4高效光合基因在C3植物中的应用研究进展[J]. 吴梅,张边江,陈全战,王荣富. 中国农学通报. 2010(03)
博士论文
[1]兰科植物景天酸代谢（CAM）途径研究[D]. 邓华.中国林业科学研究院 2015
[2]玉米C4途径关键酶基因（PPDK、NADP-ME）的克隆及PPDK、PEPC在拟南芥中的表达分析[D]. 王玉民.河南农业大学 2012
硕士论文
[1]玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因在拟南芥和烟草中的表达分析[D]. 曹路遥.河南科技学院 2018
[2]转玉米C4型PEPC基因大豆的分子特征及光合特性的研究[D]. 钟秀娟.南京农业大学 2015
[3]转PEPC基因水稻苗期优势C4光合途径初探[D]. 张小娟.南京师范大学 2014
本文编号：3342248
【文章来源】：植物科学学报. 2020,38(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
重组质粒的PCR产物电泳图
本研究通过转录组数据分析，筛选到2个磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(PEPC)序列信息，这2个基因具有PEPC家族基因典型结构特征。将香格里拉水韭Is PEPC基因编码的氨基酸序列与上述物种构建系统进化树，结果显示，2个Is PEPC被分为2类，Is PEPC在氨基酸水平与近缘种江南卷柏Sm PEPC蛋白亲缘关系最近，其次与玉米和高粱(Sorghum bicolor (L.) Moench)的C4型PEPC聚在一起，为植物型PEPC (PTPC)蛋白，且玉米及高粱的C4型PEPC基因经过转基因验证可提高C3植物的光合效率。而Is PEPC4在氨基酸水平与Sm PEPC4、拟南芥Atppc4、玉米ZmPEPC4、菠萝Ac PEPC4聚为一类，为细菌型PEPC(BTPC)蛋白(图3)。2.3 表达载体构建与转Is PEPC基因拟南芥鉴定
本研究构建香格里拉水韭表达载体，质粒PCR检测及酶切结果显示，片段大小均为3 kb左右(图4，图5)，说明成功构建含PEPC基因CDS全长的植物表达载体，将其命名为p C2300-N-e GFP-Is PEPC和p MD-Is PEPC。进一步利用这2种重组质粒转化农杆菌，经过农杆菌介导的花序浸染法，将香格里拉水韭Is PEPC基因成功转入拟南芥，并通过前后4批转化，共获得p C2300-N-e GFP-Is PEPC表达载体的转基因株系26个以及p MD-Is PEPC表达载体的转基因株系32个(图6，图7)。观察结果发现，成功转入p C2300-N-e GFP-Is PEPC表达载体的拟南芥幼苗根部具有明显的荧光，且亚细胞定位于细胞膜上(图8)。图5 表达载体酶切检测
【参考文献】：
期刊论文
[1]菠萝PEPC基因家族生物信息学分析[J]. 马海洋,赵秋芳,陈曙,石伟琦,冼皑敏. 热带作物学报. 2020(01)
[2]植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究进展[J]. 王丽媛,张玉,徐明怡,冷海楠,伍一宁. 国土与自然资源研究. 2017(05)
[3]转玉米C4光合途径pepc、ppdk、nadp-me基因拟南芥光合特性对强光胁迫的反应[J]. 李小博,许为钢,雷明月,张庆琛,王会伟,李艳,华夏,高崇. 分子植物育种. 2017(03)
[4]玉米C4光合酶基因导入对拟南芥光合特性及抗旱性的影响[J]. 雷明月,许为钢,李小博,张庆琛,王会伟,张磊,方宇辉,李艳,李春鑫. 麦类作物学报. 2017(01)
[5]土壤水分对冬小麦气孔导度及光合速率的影响与模拟[J]. 李丽,申双和,孙钢,李永秀,王晓东,刘瑞娜. 中国农业气象. 2016(06)
[6]高粱C4型pepc基因转入大豆可改善大豆光合特性[J]. 张艳,满为群,南相日,李柱刚. 分子植物育种. 2015(02)
[7]转ZmPEPC与ZmPPDK基因拟南芥对干旱胁迫的反应[J]. 杜西河,许为钢,胡琳,张磊,李艳,齐学礼,王会伟,王玉民. 分子植物育种. 2013(04)
[8]田间条件下转玉米C4型PEPC基因小麦的光合生理特性[J]. 吴琼,许为钢,李艳,齐学礼,胡琳,张磊,韩琳琳. 作物学报. 2011(11)
[9]玉米C4型全长pepc基因导入普通小麦的研究[J]. 张庆琛,许为钢,胡琳,李艳,张磊,齐学礼. 麦类作物学报. 2010(02)
[10]C4高效光合基因在C3植物中的应用研究进展[J]. 吴梅,张边江,陈全战,王荣富. 中国农学通报. 2010(03)
博士论文
[1]兰科植物景天酸代谢（CAM）途径研究[D]. 邓华.中国林业科学研究院 2015
[2]玉米C4途径关键酶基因（PPDK、NADP-ME）的克隆及PPDK、PEPC在拟南芥中的表达分析[D]. 王玉民.河南农业大学 2012
硕士论文
[1]玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因在拟南芥和烟草中的表达分析[D]. 曹路遥.河南科技学院 2018
[2]转玉米C4型PEPC基因大豆的分子特征及光合特性的研究[D]. 钟秀娟.南京农业大学 2015
[3]转PEPC基因水稻苗期优势C4光合途径初探[D]. 张小娟.南京师范大学 2014
本文编号：3342248
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3342248.html
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