Overexpression of Populus SBPase gene promoting photosynthesis and vegetative growth in Arabidopsis thaliana.

Abstract

目的卡尔文循环是植物光合作用中极为重要的生理过程，对植物的生长发育具有显著影响。前期研究表明，高光合速率的速生欧美杨的景天庚酮糖-1, 7-二磷酸酯酶(SBPase)基因表达水平在速生期显著上调，预示该基因在光合碳固定过程中可能起着关键作用。 方法为进一步解析SBPase在木本植物光合速率和生长发育中的作用，本文从速生欧美杨品系NE19中克隆得到了PdSBPase基因，并构建35S:PdSBP:GFP表达载体，采用农杆菌花序侵染法转化拟南芥，通过抗生素筛选，PCR鉴定和组织定位等多种方式鉴定并成功得到了超表达PdSBPase拟南芥株系。 结果在正常生长状态下，超表达植株的叶面积、根长、株高都优于野生型和突变体，其中叶面积是野生型的1.79倍，根长是野生型的1.93倍，而突变体表现为植株矮化，叶子明显发黄短小，叶绿素含量低于野生型株系。转基因株系SBPase酶活是野生型1.4倍，是突变体的1.9倍，RuBP产量以及淀粉含量均要高于野生型和突变体株系，RuBP产量分别是野生型和突变体的1.37和1.76倍，转基因株系的淀粉含量达到了50.26μg/g，而突变体的淀粉含量未检出。 结论这些结果说明，PdSBPase对RuBP的形成和淀粉等多糖的合成起到关键作用，能促进植物积累更多的碳水化合物，进而正向调控植物的光合能力。