王家佳开题报告.docVIP

东 北 农 业 大 学 20级攻读硕士学位研究生 学位论文研究课题报告书 研究课题名称：GsPPCK1和GsPPCK3基因对苜蓿的遗传转化及转基因植株的培育 研究生姓名： 指导教师：朱延明教授 研究起止日期：201年月——201年月 20年月日 研究的目的与意义（包括理论上和生产实践上的意义）：(如低温、高温、干旱、盐渍等)作用于植物,将会引起植物体内发生一系列的生理代谢反应，表现为代谢和生长的可逆性抑制，严重时甚至引起不可逆伤害，导至整个植株死亡。全球有20%耕地受到盐害威胁，43%的耕地为干旱、半干旱地区。我国盐碱土的总面积约有3000多万hm2，其中已开垦的有600多万hm2，还有2000多万hm2盐荒地等待开垦利用。仅黑龙江省盐碱地就达9000余万亩，严重制约了黑龙江省农业生产。 季节性干旱给农业生产也造成了极大的危害。我国，干旱、半干旱地区占全国土地面积的50%以上，主要集中在华北、东北、西北等粮食主产区。同时，低温、冷害对植物造成的伤害也严重制约着我国农业的发展。每年我国因为低温造成的粮食减产也在10%左右。因此，如何改善植物的生态环境；如何提高作物的抗逆性，实现农业快速、可持续性发展已经成为人们急需解决的关键问题。 紫花苜蓿系豆科植物中较耐低温的饲料作物，是畜牧业生产中的重要饲草，被誉为“牧草之王”。苜蓿不但是重要的饲料作物，更是改善土壤条件、保持水土和保护环境的重要作物。但是苜蓿蛋白质中含硫氨基酸的含量较低，直接影响其营养价值和商品价值。每年我国都要花巨额外汇从国外购进大量蛋氨酸混加在饲料中，所以提高苜蓿中含硫氨基酸的含量具有重要的研究意义和经济价值。 本研究从野生大豆盐碱胁迫基因表达谱中筛选的盐碱胁迫应答基因GsPPCK1和GsPPCK3，通过农杆菌介导法对紫花苜蓿龙牧806进行遗传转化，并获得转基因植株。分析转基因植株的耐盐碱能力，筛选出耐盐碱的转基因苜蓿新株系。本研究对于建立苜蓿分子育种技术体系，充分利用我国盐碱地资源，扩大苜蓿种植面积，提高苜蓿产量和品质，具有重要的研究价值和广阔的开发应用前景。 国内外的研究进展PEPC 是一种细胞质酶，它以Mg2+或Mn2+为辅助因子，催化磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP) 和HCO3-生成草酰乙酸 (OAA) 和无机磷酸的不可逆反应。1953年，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvatecarboxylase，PEPC) 从菠菜叶中首次被分离出来，此后发现PEPC 不仅广泛存在于光合生物，如植物、藻类、蓝细菌和光合细菌中，还存在于很多非光合细菌和原生动物中PPCK (磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶激酶, phosphoenolpyruvate carboxylase kinase)是一个约31 kD 钙不依赖的的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)类蛋白激酶, 是已发现最小的、低丰度的蛋白激酶, 在C4 植物中该蛋白含量的快速下降与蛋白泛素化的降解密切相关[1-2]。PPCK 磷酸化的底物为磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC), 具有活性的PEPC 参与不同的代谢调控机制, 如C4 和景天酸代谢途径中催化CO2 的固定及豆科植物根瘤发育等。研究表明, 干旱、盐胁迫均能提高PPCK 蛋白的活性。 2.作用机制 植物 PEPC 具有多种生理功能，主要体现在以下几个方面：在C4 和景天酸代谢 (CAM) 植物中作为C4二羧酸循环和景天酸代谢两个代谢途径的关键酶，起着固定大气中CO2 并作为CO2 泵而提高光合效率的作用；在C3 植物中，它为Krebs 循环补充四碳二羧酸从而调节回补反应；参与种子和果实的物质合成和代谢，在种子发育和萌发，以及果实成熟方面有促进作用；调节细胞pH，保持离子平衡，调节气孔保卫细胞的渗透压及运动[2]；为豆科植物根瘤共生氮固定提供碳骨架等等。 参考文献： [1]施教耐、吴敏贤、查静娟,19 79植物磷酸烯醇式丙酮酸叛化酶的研究1PE P 竣化酶同功酶的分离和变构特性的比较。植物生理学报5: 2 25 一23 5 [2]丁在松, 赵明, 荆玉祥. 玉米ppc 基因过表达对转基因水稻光合速率的影响 [J]. 作物学报, 2007, 33(5): 717–722. [3] Feng R-Y(冯瑞云), Bai Y-F(白云凤), Li P(李平), Zhang W-F(张维锋), Wang Y-Y(王媛媛), Yang W-D(杨武德). Molecular cloning and expression analysis of C4 phosphoenolpyruvate carboxylase gene from A. hypochondriacus L. Acta Agron