Generation and preliminary study of transgenic rice with tobacco Rubisco activase and arabidopsis Sedoheptulose-1,7-bisphosphatase

Abstract

景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶（SBPase）和Rubisco活化酶（RCA）是影响光合作用的关键酶。SBPase催化的反应位于卡尔文循环中同化阶段和再生阶段的分支点上，对于控制该循环过程中碳源的流通具有十分重要的作用。RCA激活维持Rubisco的活性，后者是催化光合CO2同化过程第一步的关键调节酶。已有在水稻中过表达水稻SBPase和RCA的报道，但是过表达同源基因在很大程度上将导致基因沉默现象。本研究通过过量表达拟南芥SBPase和烟草RCA获得了过表达SBPase和RCA的转基因水稻并初步研究了转烟草RCA基因水稻的光合生理变化。主要研究结果如下： 1．我们获得了过表达拟南芥SBPase cDNA和烟草RCA cDNA的转基因水稻。通过潮霉素抗性筛选和PCR验证，我们确认得到了3个过表达拟南芥SBPasecDNA和47个过表达烟草RCA cDNA的转基因水稻独立株系。对过表达烟草RCA cDNA的水稻进行了RT-PCR检测，结果表明，转基因在转录水平上表达。我们据此选出mRNA表达量不同的三个株系（R1、R5、R7），进行相关实验。 2. 我们对过表达烟草RCA cDNA的转基因水稻进行了Rubisco活性测定。在正常生长条件下，过表达烟草RCA cDNA的转基因水稻的Rubisco初始活性与野生型相比无显著差异。 3. 正常的条件下，过表达烟草RCA的转基因水稻叶绿素含量及叶绿素a比叶绿素b的比值与野生型相比，无显著变化；过表达烟草RCA的转基因水稻光系统II、光系统I的活性及CO2同化速率也与野生型水稻结果相近。 我们的实验数据总体表明，我们获得了过表达拟南芥SBPase cDNA和烟草RCA cDNA的转基因水稻。我们对正常条件下生长的过表达烟草RCA cDNA的转基因水稻进行了初步的光合参数测定，结果表明，在正常条件下，转基因水稻的Rubisco初始活性及光合特性没有发生显著变化。这与以前的观点一致，前人的研究表明在正常的条件下，野生型水平的RCA足以激活维持Rubisco的活性。但是，为了进一步的研究转基因水稻是否提高了光合能力，我们还需对转基因水稻进行胁迫处理，研究胁迫条件下转基因水稻的光合特征的改变