玉米ZmPEPC基因的克隆及其转化春小麦的研究.pdfVIP

核 农 学 报　 ２０１３，２７（１１）：１６１７ ～１６２３ １６１７ 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＮｕｃｌｅａｒＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 文章编号：１０００⁃８５５１（２０１３）１１⁃１６１７⁃０７ 玉米ＺｍＰＥＰＣ基因的克隆及其转化春小麦的研究 王　 重　 张跃强　 樊哲儒　 赵　 奇　 李剑峰　 张宏芝 王子霞　 海热古丽·阿不力孜 （新疆农科院核技术生物技术研究所，新疆 乌鲁木齐　 ８３００９１） 摘　 要：磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（ＰＥＰＣ）是Ｃ 光合途径中的关键酶，为了研究该酶对春小麦光合特性 ４ 的改良作用，本研究从玉米（Ｚｅａ ｍａｙｓ）中克隆了ＺｍＰＥＰＣ基因，生物信息学分析表明该基因ＣＤＳ全长 ２９１３ ｂｐ，编码的多肽链包含９７０ 个氨基酸，其中１７５－９７０位氨基酸组成了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的 功能结构域，在１７３－１８４、５９７ －６０９位具有两个磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性位点。 将该基因通过基 因枪法转化优质强筋小麦新春２６号，对转基因春小麦的叶绿素含量及磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性进 行测定，结果显示转基因春小麦两项指标较非转基因春小麦均有提高，表明ＺｍＰＥＰＣ基因对于春小麦 光合特性的改良具有积极的作用，为Ｃ 光合途径关键酶在春小麦高产改良中的应用奠定了良好的基 ４ 础。 关键词：玉米；春小麦；ＺｍＰＥＰＣ；基因克隆；转化 　 　 光合作用是作物形成生物学产量的基础，也是作 （Ｍａ１），Ｍａｌ转移到Ｋｒａｎｚ结构的鞘细胞被 Ｒｕｂｉｓｃｏ脱 ［８］ 物产量最重要的决定因素之一，作物干重的９０％以上 羧，释放出ＣＯ 重新进入卡尔文循环 。 这种ＣＯ 的 ２ ２ 都由光合作用产生，因此，光合作用效率的高低直接影 浓缩机制使鞘细胞内ＣＯ 水平始终保持在较高浓度， ２ ［１］ 既可以提高Ｒｕｂｉｓｃｏ 的羧化能力，又能抑制Ｒｕｂｉｓｃｏ 的 响到作物的产量 。 高等植物根据光合作用碳同化 的不同方式，可以分为 Ｃ 植物、Ｃ 植物和 ＣＡＭ 植 加氧活性，降低了光呼吸，从而使 Ｃ 植物具有较高的 ３ ４ ４ ［２］ 光合作用效率。 使用磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 物 。 与Ｃ 植物相比，Ｃ 植物拥有ＣＯ 浓缩机制，而 ３ ４ ２ 且光补偿点高，ＣＯ 补偿点低，光呼吸弱，所以具有较 （ＰＥＰＣ）对优质春小麦品种进行遗传转化，探索ＰＥＰＣ ２ ［３］ 对Ｃ 植物春小麦光合特性的改良作用，为使用 Ｃ 途 高的光合作用效率 。 陆生植物中９５％以