轉ictB基因水稻的獲得及其光合生理特性研究.pdf

1、CO2是無機碳的主要存在形式，生物體以CO2為原料進行光合作用生成有機物;CO2的吸收、運輸及固定效率與光合能力、產量水平密切相關，提高CO2的轉運能力是作物高光效遺傳改良的重要方向和主要內容。.水稻與藍藻雖然同為C3固碳途徑，但相同CO2濃度下藍藻的光合速率明顯高于水稻，這與藍藻具有高效的無機碳轉運與濃縮機制有關，而無機碳轉運蛋白ictB(inorganic carbon transporter B，ictB)在介導無機碳轉移與主動運

2、輸過程中發(fā)揮重要作用。
　　為明確ictB基因對于水稻高光效遺傳改良的應用價值，本研究構建了葉片特異性啟動子Cab pro（葉綠體捕光色素蛋白Cab基因啟動子）驅動的藍藻ictB基因表達載體，并通過農桿菌遺傳轉化獲得了轉ictB基因水稻，分析了轉基因水稻的基因表達、光合生理及產量特性，主要結果如下:
　　(1)以具有雙T-DNA結構的pSB130為載體骨架，構建了由Cab啟動子驅動的ictB基因超雙元表達載體pSB130-C

3、ab pro-ictB，通過農桿菌遺傳轉化超級雜交稻親本湘恢299（R299），成功獲得了43個再生植株;
　　(2)篩選到單拷貝轉ictB基因植株。通過PCR檢測，獲得了19株轉ictB基因陽性株系，選取其中16株進行Southern雜交，有12株已整入了ictB基因，2株為單拷貝。
　　(3) ictB基因在水稻中過量表達。熒光定量分析發(fā)現，轉ictB基因水稻在苗期、分蘗期、抽穗期及乳熟期等主要生育時期都有較高表達，以抽

4、穗期表達量最低，為內參基因表達量的5倍;以乳熟期表達量最高，為內參基因表達量的25倍。
　　(4)轉ictB水稻胞間CO2濃度和CO2補償點降低，乳熟期光合速率略有升高。在抽穗期，轉基因株系ictB-1、ictB-2的胞間CO2濃度分別降低14.01％和9.80％，光合速率改變不明顯;在乳熟期，轉基因株系ictB-1、ictB-2的胞間CO2濃度分別比對照降低了16.45％和12.52％，CO2補償點降低10.07％和6.84％，

5、而光合速率分別提高了19.29％和9.93％。
　　(5)轉ictB基因水稻碳酸酐酶(CA)活性降低，Rubisco羧化活性顯著提高。在抽穗期，轉基因株系ictB-1、ictB-2的CA活性分別比對照降低19.19％和7.75％，活化前Rubisco羧化活性分別比對照提高59.65％和42.11％;在乳熟期，轉基因株系ictB-1、ictB-2的CA活性分別比對照降低18.86％和3.45％，活化前Rubisco羧化活性分別比對照

6、提高42.67％和18.67％。
　　(6)轉ictB基因水稻產量結構改變。轉基因株系ictB-1、ictB-2的平均有效穗有所提高，分別提高18.18％、3.45％;干粒重、實粒數、總粒數有所降低，千粒重分別降低14.23％、16.83％，實粒數分別降低2.26％、58.28％，總粒數分別降低0.22％、31.66％。由于群體過小，產量性狀有待進一步研究。
　　所有研究結果表明，ictB基因能在水稻中穩(wěn)定遺傳和高效表達，過