大莎草的光合模式鉴定及C_3/C_4差异表达基因的功能研究

【摘要】光合作用是植物利用光能将空气中的C02转化为有机物的过程,是支持地球生物生存的最重要的化学反应之一。C4光合作用通过一系列的生物化学和结构调整在RuBisCO位点富集C02,形成C02浓缩机制,从而抑制光合循环中的光呼吸,降低此过程中的能量消耗。因此相比于C3植物,C4植物具有高光合能量转化效率、高水分利用率和高氮元素利用率的优势,具有较高的生物质产量。全球人口的持续增长使得粮食的需求量日益增加。为了在有限的耕地面积上实现粮食产量的增长,科技工作者尝试将C4循环导入C3作物水稻,希望培育出更加高产的C4水稻,以满足不断增长的粮食需求。要实现这个目标,必须对C4光合作用有深入的理解,以确定可将C4光合系统导入C3植物的可操作的关键基因及调控网络。大莎草(Eleocharisbaldwinii),是莎草科两栖类水草,在陆生和水生条件下均能生长良好。本研究对生长在不同环境下大莎草的光合模式进行了鉴定,并根据大莎草的转录组测序数据,选取了一些差异表达基因,进行了初步的功能研究。本研究得到的主要结果如下：1.结合解剖结构观察、光合循环相关酶活检测和稳定碳同位素比值测定确定陆生型和水生型大莎草的光合模式分别为C4和C3-C4中间型；2.利用染色体压片技术对大莎草的染色体进行观察计数,确定了其染色体数目为20条；3.根据转录组数据信息,挑选了9个C3/C4差异表达的基因,针对其水稻同源基因构建干涉载体,导入水稻品种中花11,对得到的T0代转化植株进行了PCR阳性检测和southernblotting检测。经PCR筛选,dsOSAl-dsOSA9各片段分别获得40、40、38、39、38、39、36、36和39株阳性转化植株。经southernblotting检测,dsOSAl-dsOSA9各片段分别得到12、8、10、7、10、6、11、9和12株目标基因单拷贝的转化植株,并对单拷贝植株进行了表达量检测；4.根据转录组数据信息,挑选了8个C3/C4差异表达的基因,利用RACE技术获得了其全长cDNA序列并完成了OE2、OE5两个超表达载体的构建,导入水稻品种中花11,对得到的T0代转化植株进行了PCR阳性检测和southernblotting检测。经PCR筛选,获得18株阳性OE2中花11转化植株,和32株阳性OE5中花11转化植株。经southernblotting检测,OE2、OE5各获得5株和12株的目标基因单拷贝的转化植株,并对得到的单拷贝植株进行了表达量检测。
【作者】伍欢；
【导师】林拥军；
【作者基本信息】华中农业大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】大莎草；光合作用；两栖植物；光合类型；染色体压片；

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