在水稻中组装C4光合途径


发布时间:

2020-10-16

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

在C3作物中引入C4光合作用机制,不仅可能提高氮和水的利用效率,还提供了提高光合作用效率、生物量和产量的机会。为了创建NADP‐malic酶型C4水稻的两细胞代谢原型,在细胞优先启动子的驱动下,对粳稻品种北竹单一构造进行了转化,包括来自玉米中的碳酸酐酶、磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化酶、NADP苹果酸脱氢酶、丙酮酸正磷酸二激酶和NADP苹果酸酶的编码区域。然后对5种蛋白进行分析,并对5种蛋白进行定位表达。

 

水稻C4酶的表达

 

13CO2标记表明,通过PEP羧化酶的通量增加了10倍,超过了体外测定酶活性的增幅,估计约为玉米光合通量的2%。苹果酸通过丙酮酸到PEP的通量仍然很低,这与在转基因系中观察到的低NADP-苹果酸酶活性相当。生理扰动很小,RNA测序显示转基因表达对其他与光合作用相关的内源性水稻转录本没有实质性影响。

 

野生型(WT)水稻和表达C4代谢途径酶的三个转基因品系的13CO2脉冲标记过程中13C富集(%)。

 

这些结果提供了一个希望,目前,随着到引入的C4蛋白水平的提高,可以在水稻中实现功能性C4途径。

 

在野生型(WT)水稻和表达C4代谢途径酶的三个转基因品系的13CO2脉冲标记过程中,苹果酸和天冬氨酸的同位异构体分布(%)

 

来源:

Ermakova M, Arrivault S, Giuliani R, et al. Installation of C4 photosynthetic pathway enzymes in rice using a single construct. Plant Biotechnology Journal. https://doi.org/10.1111/pbi.13487.

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