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【6h】

不同作物光合特性比较及籽粒苋C4途径关键酶基因的原核表达

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目录

摘要

第一章 引言

1.1 籽粒苋国内外研究进展

1.2 植物的光合特性研究进展

1.2.1 光合作用日变化研究

1.2.2 影响光合作用因素

1.2.3 光合作用测定方法

1.3 C4光合途径研究进展

1.3.1 C4植物与C3植物光合作用比较

1.3.2 C4关键酶基因研究进展

1.4 本研究的目的意义

第二章 不同作物光合特性比较

2.1 材料和方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验方法

2.2 结果与分析

2.2.1 净光合速率日变化研究

2.2.2 光合速率对光合有效辐射的响应

2.2.3 光合速率对温度的响应

2.3 讨论

第三章 C4关键酶PEPC基因在籽粒苋基因组中的拷贝数分析

3.1 材料和方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验方法

3.2 结果与分析

3.2.1 籽粒苋基因组DNA质量检测

3.2.2 PCR扩增获得籽粒苋PEPC基因片段

3.2.3 DIG标记效率检测

3.2.4 籽粒苋基因组中PEPC基因拷贝数分析

3.3 讨论

第四章 籽粒苋C4关键酶PEPC和NAD-ME基因的原核表达

4.1 实验材料

4.1.1 菌株和质粒

4.1.2 酶和试剂

4.1.3 主要溶液的配制

4.1.4 引物设计与合成

4.2 实验方法

4.2.1 籽粒苋PEPC基因的克隆

4.2.2 籽粒苋NAD-ME基因的克隆

4.2.3 目的基因片段的回收

4.2.4 克隆反应体系的建立

4.2.5 质粒提取

4.2.6 阳性重组子的鉴定和测序

4.2.7 转化Transetta(DE3)感受态细胞

4.2.8 PEPC和NAD-ME基因的原核诱导表达

4.2.9 PEPC和NAD-ME基因表达产物SDS-PAGE电泳分析

4.3 结果与分析

4.3.1 籽粒苋PEPC和NAD-ME基因的克隆

4.3.2 pEASY-E1-PEPC和pEASY-E1-(NAD)-ME原核表达载体的构建

4.3.3 重组原核表达载体pEASY-E1-PEPC的验证

4.3.4 重组原核表达载体pEASY-E1-(NAD)-ME的验证

4.3.5 重组质粒转化菌株Transetta(DE3)的PCR检测

4.3.6 原核表达和SDS-PAGE凝胶电泳

4.4 讨论

第五章 结论

5.1 实验总结

5.2 进一步研究计划

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

个人简况及联系方式

承诺书

声明

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摘要

C4植物有“CO2泵”浓缩机制,在高温,强光,干旱等逆境条件下,具有高的光合效率和生物学产量。通过基因工程技术,将C4途径关键酶基因转入C3作物,有利于提高C3植物光合效率,增强对高温、干旱等恶劣环境的适应,提高产量。本研究通过比较了C4与C3作物,双子叶与单子叶植物的光合特性,通过Southern blot明确了C4途径关键酶PEPC基因在双子叶C4植物籽粒苋基因组中的拷贝数,构建了籽粒苋PEPC基因和另一个C4途径关键酶NAD-ME基因的原核表达载体,并且这2个基因在Transetta(DE3)菌株中高效表达。
   (1)利用CB-1102便携式光合蒸腾仪对籽粒苋、玉米和烟草的光合特性进行测定,Excel2007及SPSS软件对数据进行统计分析。结果表明:C4植物籽粒苋和玉米净光合速率(Pn)高于C3单子叶植物烟草;三种作物净光合速率对光照的响应为正相关,Pn随光照的增强而增大;籽粒苋及玉米Pn与温度的关系在20-40℃范围内呈正相关,烟草Pn与温度在15-30℃范围内呈正相关,35-40℃范围内Pn随温度的升高而降低。
   (2)通过CTAB法提取籽粒苋基因组DNA,凝胶电泳和紫外可见分光光度计进行定量和定性分析。利用多种限制性内切酶酶切基因组DNA,纯化回收,0.7%凝胶电泳、转膜、固定及免疫检测。利用DIG标记的PEPC基因作为探针进行Southern杂交,初步确定籽粒苋基因组中PEPC基因的拷贝数为3个。
   (3)以质粒pUC18T-PEPC为模板,PCR扩增得到PEPC基因的全长cDNA,长度为2895bp(GenBank登录号为HQ186302),编码964个氨基酸。以pSURE-aME-cDNA为模板,PCR扩增得到ME基因cDNA全长,长度为1872bp(GenBank登录号为HQ186303),编码623个氨基酸。通过基因重组构建pEASY-E1-(NAD)-ME和pEASY-E1-PEPC原核表达载体,经PCR、酶切鉴定及测序,表明目的基因PEPC和ME成功插入原核表达载体pEASY-E1。
   将重组质粒pEASY-E1-(NAD)-ME和pEASY-E1-PEPC电转入Transetta(DE3)感受态细胞中,37℃、200rpm过夜培养。按1∶100比例将培养菌液接入100mL LB液体培养基中(含氨苄青霉素)。37℃,200rpm摇菌3-4小时,OD600为0.4-0.6时,30℃条件下,经1mmol/L IPTG分别诱导2、4、6h,SDS-PAGE凝胶电泳结果表明目的蛋白成功表达。

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