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转玉米PEPC和PPDK基因对‘南林895杨’叶绿素参数影响的比较

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分子植物育种 2020年第18期18卷 6032-6037页

作者：孙伟博宫新栋魏辉李玲玲南京林业大学生物与环境学院南京210037

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和磷酸丙酮酸二激酶(PPDK)是C_4植物维持高效光合作用的关键酶,本研究通过农杆菌转化手段将玉米PEPC基因和PPDK基因成功导入‘南林895杨’,并进行叶绿素含量和荧光参数检测,结果显示:高光强胁迫下,所有转... 详细信息

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和磷酸丙酮酸二激酶(PPDK)是C_4植物维持高效光合作用的关键酶,本研究通过农杆菌转化手段将玉米PEPC基因和PPDK基因成功导入‘南林895杨’,并进行叶绿素含量和荧光参数检测,结果显示:高光强胁迫下,所有转基因植株的叶绿素含量的下降幅度(34.2%~38.1%)均小于对照组(41.2%);转基因株系原初光化学效率下降幅度(29.0%~47.3%)和实际光化学效率下降幅度(29.5%~45.9%)均分别小于对照组(54.9%, 51.2%),二者具有一致性;高光照条件下,转基因株系光化学淬灭系数qP值(0.45~0.49)全面高于对照组(0.43);非光化学淬灭系数qN值显示转基因株系在高光照条件下与对照组相比没有明显的耐光氧化能力的提高。研究结果表明,转玉米PEPC和PPDK基因‘南林895杨’对于强光的利用能力增强,从而提高了转基因植株的光合性能。

关键词： PEPC PPDK 杨树(Populus L.) 叶绿素

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板栗丙酮酸磷酸双激酶基因的克隆与序列分析

西北林学院学报 2016年第6期31卷 104-109页

作者：梁雪王猛石卓功西南林业大学林学院云南昆明650024

为探索板栗PPDK基因功能以及花粉直感效应分子机理,以板栗果实为材料,根据已登录的拟南芥、桃树、巨桉等多种其他植物物种的PPDK基因序列的保守区,设计特异性引物。利用RT-PCR技术克隆出板栗PPDK基因的编码区,并进行序列分析。结果表明... 详细信息

为探索板栗PPDK基因功能以及花粉直感效应分子机理,以板栗果实为材料,根据已登录的拟南芥、桃树、巨桉等多种其他植物物种的PPDK基因序列的保守区,设计特异性引物。利用RT-PCR技术克隆出板栗PPDK基因的编码区,并进行序列分析。结果表明,该基因长为3 293bp,包含一个完整的ORF,长2 676bp,编码892个氨基酸,分子量为97.89KDa。所编码的氨基酸序列与已知植物来源的若干PPDK基因相比,同源性大多在85%以上,证明所克隆的目的片段为PPDK基因,并将该序列登录到GenBank,登录号为KU234550。在PPDK基因所编码的氨基酸序列中发现了一个磷酸烯醇式丙酮酸利用酶磷酸化位点标记,一个拉链结构和多个磷酸化位点。同时推测出多肽链中有规则重复的构象,并同源建模PPDK蛋白整条肽链的三维空间结构。试验认为PPDK基因可能通过影响板栗光合作用进而使板栗在果实大小、淀粉含量等方面表现出明显的花粉直感效应。

关键词：板栗 PPDK 序列分析

玉米C_4型PPDK基因的分段PCR克隆及其表达载体构建

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沈阳农业大学学报 2014年第6期45卷 691-695页

作者：崔震海王雷阮燕晔张立军朱延姝樊金娟沈阳农业大学生物技术学院/辽宁省植物基因工程技术研究中心沈阳110161

丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)是C4植物和景天科酸代谢(CAM)植物光合作用的关键酶,催化形成固定CO2的初始分子受体磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)。玉米的C4型PPDK基因序列较长,难以直接克隆。本研究设计多对引物,首先利用常规PCR扩增PPDK启动子,再利... 详细信息

丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)是C4植物和景天科酸代谢(CAM)植物光合作用的关键酶,催化形成固定CO2的初始分子受体磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)。玉米的C4型PPDK基因序列较长,难以直接克隆。本研究设计多对引物,首先利用常规PCR扩增PPDK启动子,再利用分段PCR扩增PPDK基因全长编码序列;测序证实克隆序列正确无误,最后利用In-Fusion技术将各个片段定向克隆至载体p CAMBIA-1391Z,成功构建了玉米C4型PPDK基因的植物表达载体。最终为C4型PPDK基因功能研究和C3植物遗传转化提供可用的基因序列,为全长基因的高效克隆及表达载体构建提供参考。

关键词：玉米 PPDK 分段PCR 克隆 In-Fusion技术表达载体构建

热玫瑰小双孢菌来源的丙酮酸磷酸双激酶的表达及应用

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生物工程学报 2008年第4期24卷 679-683页

作者：邹秉杰陈之遥周国华中国药科大学生命科学与技术学院南京210009

以热玫瑰小双孢菌基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到了编码PPDK的基因,将此基因片段插入到表达载体pET28a(+)中构建得到了重组表达质粒pET28a(+)-PPDK,将重组表达质粒pET28a(+)-PPDK转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,经过IPTG诱导,重组菌成功... 详细信息

以热玫瑰小双孢菌基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到了编码PPDK的基因,将此基因片段插入到表达载体pET28a(+)中构建得到了重组表达质粒pET28a(+)-PPDK,将重组表达质粒pET28a(+)-PPDK转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,经过IPTG诱导,重组菌成功表达了N端带有6-His Tag的重组PPDK。经SDS-PAGE分析,重组PPDK单体分子量为101 kD。经过镍亲和层析和超滤后,重组PPDK蛋白基本达到电泳纯,并被成功应用于焦测序中。

关键词： PPDK 热玫瑰小双孢菌大肠杆菌焦测序

籽粒苋PEPC、PPDK启动子功能研究和PPDK基因密码子分析

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籽粒苋PEPC、PPDK启动子功能研究和PPDK基因密码子分析

作者：聂江婷山西大学

学位级别：硕士

籽粒苋是双子叶苋科苋属一年生草本植物。依照光合途径,籽粒苋属于C4植物。本试验室先前已从籽粒苋中克隆了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）基因和丙酮酸磷酸二激酶（PPDK）基因这2个C4途径关键酶基因,并获取了它们上游的启动子序列。... 详细信息

籽粒苋是双子叶苋科苋属一年生草本植物。依照光合途径,籽粒苋属于C4植物。本试验室先前已从籽粒苋中克隆了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）基因和丙酮酸磷酸二激酶（PPDK）基因这2个C4途径关键酶基因,并获取了它们上游的启动子序列。本研究对这2个启动子的功能进行了研究,以期为这2个启动子在植物转基因中的应用奠定基础。本研究还对籽粒苋丙酮酸磷酸二激酶（PPDK）基因的密码子偏好性进行了研究,以期为该基因用于植物遗传改良提供依据。1、构建了3个PEPC启动子,分别是5’端未缺失、缺失600bp和缺失1200bp。用这3个启动子分别替换植物表达载体pCAMBIA3301上GUS基因上游的CaMV35S启动子,导入农杆菌LBA4404。用农杆菌与烟草叶盘共培养,之后检测GUS基因的瞬时表达情况。结果初步表明,这3个启动子均能驱动GUS基因在烟草叶片中瞬时表达;2、将PPDK启动子替换pCAMBIA3301上GUS基因上游的CaMV35S启动子,导入农杆菌LBA4404.用农杆菌与烟草叶盘共培养,之后检测GUS基因的瞬时表达情况。结果初步表明,该启动子能驱动GUS基因在烟草叶片中瞬时表达;3、获得了PEPC启动子1200bp及PPDK启动子的转基因烟草植株。对转基因烟草幼苗叶片进行GUS组织化学染色分析,结果表明,这些启动子均能驱动GUS基因表达,不同启动子的差异不显著。在光照条件下,似乎表达量有所提高,但差异不显著。4、运用CHIPS、CUSP和CodonW等程序分析了PPDK基因的密码子偏好性,研究结果表明,该基因偏好于以A或T结尾的密码子,与其它几种被比较的双子叶作物的PPDK基因密码子偏好性趋势一致。基于PPDK基因密码子使用偏性的系统聚类分析表明,籽粒苋与马铃薯、苜蓿等双子叶植物聚为1类,而单子叶植物稗草、玉米和高粱等聚为1类,与系统进化地位一致。但单子叶植物水稻的密码子偏好性则与籽粒苋较为相近,而与玉米、高粱较远。上述结果似乎预示籽粒苋PPDK基因适合导入马铃薯等双子叶植物,也较为适合导入单子叶植物水稻。为了选择合适的蛋白质表达系统,比较、分析了籽粒苋PPDK基因的密码子偏好性与大肠杆菌和酵母菌的异同,发现与酵母菌的差异小于大肠杆菌,表明选择酵母表达系统较为合适。

关键词： PEPC PPDK 启动子转化 GUS

小麦和谷子C_4光合途径关键酶活性及其与光合和蒸腾的关系

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麦类作物学报 2014年第8期34卷 1083-1091页

作者：罗璇郭彤胡银岗旱区作物逆境生物学国家重点实验室/西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100

为了解小麦和谷子叶片中C4光合途径关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)、磷酸丙酮酸二激酶(PPDK)和苹果酸脱氢酶(MDH)的活性差异及其与光合速率和蒸腾速率的关系,以4个小麦品种(中国春、晋麦47、绵阳11、小偃6... 详细信息

为了解小麦和谷子叶片中C4光合途径关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)、磷酸丙酮酸二激酶(PPDK)和苹果酸脱氢酶(MDH)的活性差异及其与光合速率和蒸腾速率的关系,以4个小麦品种(中国春、晋麦47、绵阳11、小偃6号)和4个谷子品种(豫谷1号、吨谷1号、冀谷19、冀谷20)为材料,在苗期、拔节期、抽穗期、开花期和灌浆期,分别测定了小麦和谷子叶片中四种光合酶的活性、净光合速率和蒸腾速率。结果表明,在小麦生育期,叶片中均可检测到这四种光合酶的活性,且酶活性与净光合速率变化趋势一致;谷子叶片中四种光合酶活性均远高于小麦;不同小麦和谷子品种间四种光合酶活性存在显著差异。小麦的PPDK和NADP-ME活性均与净光合速率呈显著正相关,与蒸腾速率相关不显著;谷子的MDH、PEPC和PPDK活性均与净光合速率呈显著正相关,仅豫谷1号的PEPC活性、冀谷20和吨谷1号的MDH活性与蒸腾速率呈显著正相关。

关键词：小麦谷子 PEPC PPDK NADP-ME MDH 光合速率蒸腾速率

玉米PPDK基因克隆与互补表达载体的构建及不同氮处理对PPDK蛋白表达的影响

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玉米PPDK基因克隆与互补表达载体的构建及不同氮处理对PPDK蛋白表...

作者：龚付全海南大学

学位级别：硕士

随着世界人口的增长,对粮食的需求也进一步增加。如何提高作物光合利用效率进而提高它们的产量,愈来愈引起人们的关注。为了提高作物产量,目前广泛采取的措施是增施氮肥。但氮肥大量使用会严重污染环境和破坏生态平衡。所以,研究如何在... 详细信息

随着世界人口的增长,对粮食的需求也进一步增加。如何提高作物光合利用效率进而提高它们的产量,愈来愈引起人们的关注。为了提高作物产量,目前广泛采取的措施是增施氮肥。但氮肥大量使用会严重污染环境和破坏生态平衡。所以,研究如何在少施氮肥的条件下提高作物的光合作用具有重要的意义。C4植物与C3植物相比,具有较高的光合效率及氮利用效率。因而,研究C4光合的关键酶PPDK及其与氮代谢的关系具有十分重要的意义。目前,对于PPDK参与氮代谢的研究主要集中在拟南芥等C3植物,而有关C4植物特别是C4作物的研究尚无报道。本论文中主要进行了以下几方面的工作： (1)玉米B73测序品种C4PPDK基因的外显子内含子个数尚无明确报道。本实验以玉米测序品种B73为实验材料,克隆了C4PPDK基因的cDNA全长。通过序列分析确定了测序玉米品种B73具有19个外显子,18个内含子。 (2)玉米PPDK是双元启动子,C4PPDKZml与CyPPDKZml基因共用同一个基因位点,仅存在5’端剪切方式及转录起始位点的差异。利用Mutator转座子系统,通过PCR以及测序筛选鉴定出多株C4PPDKZml(特异删除CyPPDKZml启动子)和CyPPDKZml(特异敲除C4PPDKZm1启动子)的突变植株。 (3)为进一步深入研究玉米PPDK基因的功能,须将C4PPDKZml与CyPPDKZml两个基因分开区别研究,本实验以B73为材料克隆并构建了C4PPDKZm1-GUS(特异删除CyPPDKZml启动子)融合表达载体,并在谷子叶片中成功表达。为构建玉米C4PPDKZml(特异删除CyPPDKZml启动子)的互补表达载体奠定了实验基础。 (4)以B73为材料按照(3)的序列克隆并构建了C4PPDKZml(特异删除CyPPDKZml启动子)的互补表达载体,并已送往中国农大进行玉米转化。 (5)以玉米PPDK突变体为实验材料,初步研究了低氮和高氮处理条件下玉米PPDK蛋白表达差异。无论在高氮还是低氮条件下玉米野生型与PPDK基因突变杂合子在表型上均无显著差异;野生型植株中PPDK表达量约为杂合子的2倍。与高氮处理相比,低氮处理条件下野生型和杂合子中PPDK表达量显著升高,表明PPDK参与了对低氮胁迫的响应。

关键词： C3光合作用 C4光合作用 PPDK 氮免疫印迹

玉米高光效基因PPDK的克隆及其生物信息学分析

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新疆农业科学 2010年第12期47卷 2354-2360页

作者：王重张跃强樊哲儒李剑峰赵奇王子霞海热古丽.阿不力孜张宏芝新疆农业科学院核技术生物技术研究所乌鲁木齐830091

【目的】获得玉米(Zea mays)的丙酮酸磷酸双激酶基因(以下简称PPDK),并对其进行生物信息学分析。【方法】使用Trizol提取玉米SC704的总RNA,并用特异引物对其进行RT-PCR扩增,将得到的cDNA片段连接到pGEM-T载体后转化大肠杆菌DH5α,然后... 详细信息

【目的】获得玉米(Zea mays)的丙酮酸磷酸双激酶基因(以下简称PPDK),并对其进行生物信息学分析。【方法】使用Trizol提取玉米SC704的总RNA,并用特异引物对其进行RT-PCR扩增,将得到的cDNA片段连接到pGEM-T载体后转化大肠杆菌DH5α,然后对阳性克隆进行测序,并对序列进行生物信息学分析。【结果】获得的玉米PPDK基因CDS全长2 781 bp,与玉米z561PPDK基因同源性为99%;其编码的多肽链包含926个氨基酸,与玉米PPDK同源性为97%。【结论】克隆了玉米C4型丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)基因,它所编码的氨基酸序列具备PPDK蛋白的保守序列和催化活性中心区域。该基因的成功克隆为今后利用其改造C3植物的光合效率以提高粮食单产奠定了良好的基础。

关键词：玉米 C4植物光合作用效率 PPDK 生物信息学

转PEPC&PPDK双基因水稻灌浆期的光合生理特性

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江苏农业科学 2013年第1期41卷 58-61页

作者：宋涛张小娟苑中原郑宝刚叶露幻陈国祥吕川根南京师范大学生命科学学院江苏南京210023 江苏省农业科学院粮食作物研究所江苏南京210014

在野外条件下,利用荧光动力学分析和生理生化研究技术,在灌浆期对转PEPC&PPDK双基因水稻R2P及其原种R299功能叶的光合特性和抗氧化系统进行比较研究。结果表明:(1)与R299相比,R2P的功能叶叶绿素含量高12.43%,净光合速率高26.86%;(2)R2P... 详细信息

在野外条件下,利用荧光动力学分析和生理生化研究技术,在灌浆期对转PEPC&PPDK双基因水稻R2P及其原种R299功能叶的光合特性和抗氧化系统进行比较研究。结果表明:(1)与R299相比,R2P的功能叶叶绿素含量高12.43%,净光合速率高26.86%;(2)R2P的PSⅡ具有更高光化学活性,有活性的反应中心数量多,热耗散的能量比例较少,光能吸收、传递和转化为电能效率较高;(3)R2P具有较强电能转化为活跃化学能能力,全电子链电子传递活性和光合磷酸化活性分别比R299高58.2%和48.1%;(4)暗反应关键酶方面,R2P的Rubisco初始活性较高,具有较高的PEPC和PPDK活性,差异显著;(5)与R299相比,R2P抗氧化酶SOD、POD和CAT活性分别高12%、15%、22%,O2.-生成速率和MDA含量分别低9%、22%。研究证明R2P在光反应和暗反应方面优势明显,抗氧化能力较高。

关键词： PEPC PPDK 转基因水稻光合生理特性