锦叶栾光合特性变化与光合电子传递关键基因KpPetC的克隆及特性分析
鲁海琳 吴茹茜 安新民*
(林木遗传育种全国重点实验室, 林木育种与生态修复国家工程中心, 林木分子设计育种高精尖创新中心, 林木花卉遗传育种教育部重点实验室, 树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室, 生物科学与技术学院, 北京林业大学, 北京 100083)
摘要 :
细胞色素b6f复合体是植物光合电子传递中潜在的限速因子, 增强该复合物的活性, 将 有助于提高植物光合作用的效率, 因此开展光合电子传递关键基因的研究具有重要的科学意义。 该研究以锦叶栾叶色变异现象为切入点, 以栾树及其突变体锦叶栾为材料, 利用Li-COR6800光合 分析仪测量栾树和锦叶栾生长期内的光合生理指标; 结合转录组数据克隆光合关键基因PetC并对 其进行生物信息学分析; 采用实时定量PCR分析KpPetC基因在不同组织、不同发育时期叶片中的 表达模式及与净光合速率之间的相关性; 通过P2A串联KpPetC和eGFP构建KpPetC超表达载体, 并 在84K杨中进行异源遗传转化。结果显示, 锦叶栾净光合速率和蒸腾速率普遍低于栾树, 胞间CO2 浓度显著高于栾树, 非气孔限制是其光合速率减弱的主导因素; 7月强光高温的天气可能导致锦叶 栾光合系统元件受损, 产生更严重的光抑制, 从而使锦叶栾对强光的耐受性减弱; KpPetC在根、茎、 叶、花芽和种子中呈组成型表达, 但在叶片中高丰度表达, 且与其他组织间存在显著差异; 7、8、9 月栾树叶片中KpPetC基因的表达量均显著高于锦叶栾, 净光合速率与KpPetC基因表达量之间存在 正相关关系, 推测锦叶栾KpPetC基因表达的下调可能是光合速率下降的主要原因之一。总之, 与 栾树相比, 锦叶栾光合作用能力明显减弱, 这可能是KpPetC基因的表达受到抑制, 使得光合通路元 件受损, 最终影响光合电子传递速率。该研究为今后深入研究PetC基因的功能奠定了基础, 对于光 合电子传递机制的研究具有重要的科学意义。
中文版
英文版