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乙醇酸氧化酶(简称GLO)是光呼吸代谢的关键酶,在水稻基因组中至少有5条可能编码GLO蛋白的相似序列,分别在第三、四和第七染色体上。但目前对各个成员的具体功能尚不清楚。因此,探讨GLO基因家族中各成员的功能及其作用机理,可望发掘GLO新的生物学功能。本文采用RNAi和超表达技术,从转录水平调控GLO—2和GLO—5的表达,然后观测转基因植株的表型及生理生化变化。主要结果如下:
1.超表达GLO—5、特异干涉GLO—2和GLO—5转基因植株的构建
从水稻叶片和根中提取总RNA,根据GLO—2、GLO—5的基因序列设计特异引物,通过RT-PCR从水稻叶片的cDNA中扩增得到GLO—2干涉片段,从水稻根的cDNA中扩增得到GLO—5干涉和超表达片段。将两个干涉片段分别插入组成型pYLRNAi表达载体中,构建组成型干涉载体;GLO—5超表达片段插入组成型pOX超表达载体中,构建组成型超表达载体。转化水稻后经潮霉素筛选和PCR检测,初步确定目的片断已经整合到了水稻基因组中。
2.转基因后代的鉴定
三种转基因植株与野生型相比,表型上均无明显差异。通过半定量RT-PCR,Western杂交从转录、翻译水平鉴定了转基因植株,由此筛选出的GLO—2干涉植株在mRNA和蛋白水平均有不同程度下调;GLO—5干涉植株在蛋白水平下调明显,但在mRNA水平的变化却不明显;GLO—5超表达植株在mRNA水平上调比例显著提高,蛋白水平却无明显变化。
3.GLO—2和GLO—5在乙醇酸氧化酶活性中的作用
选取转录和翻译水平下调最为显著的材料测定其对应的GLO活性,结果表明:干涉GLO—2可导致叶片中的GLO活性最多下降40%左右,达到了极显著水平;干涉GLO—5可导致叶片中的GLO活性下调60%左右。因GLO—5的干涉片段的特异性高,可由此判断GLO—5参与了GLO的催化反应,但是否为必要成分或只起调控作用,有待进一步研究;尽管干涉GLO—2也引起了酶活性降低,但因其干涉片段的特异性不高,目前还很难判定GLO—2是否真的参与了GLO的酶活性的形成或调控。