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外源fba对鱼腥藻7120光合活性的调控研究

作　者: 王非凡
导　师: 王全喜
学　校: 上海师范大学
专　业: 水生生物学
关键词: 果糖-1，6-二磷酸醛缩酶(FBA) 鱼腥藻7120 光合调控荧光动力学
分类号: Q945
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

光合作用是地球上最重要的化学反应,是所有生命活动的能量的最终来源。在光合反应一系列复杂的反应中,碳同化反应（Calvin循环）作为大多数光合生物光合作用调控的核心环节,一直是整个生命科学研究的方向和重点。确定Calvin循环中的限速点,提高植物的生产力具有重大的科学研究和生产实践价值。Calvin循环是一个有一系列酶共同催化的串联反应系统,整个系统共包含11个酶,分为羧化、还原和再生三个阶段,产生13步催化反应。丙糖磷酸异构酶（triosephosphate isomerase,TPI,EC 5.3.1.1）和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶（fructose-1,6-bisphosphate aldolase,FBA,EC 4.1.2.13）分别是再生阶段中的第一个和第二个酶,催化两个相继反应:TPI催化的是两个三碳糖——3-磷酸甘油醛（GAP）和磷酸二羟丙酮（DHAP）之间的可逆异构化反应;而FBA则可逆地催化这两个三碳糖缩化形成为六碳糖——果糖-6-磷酸（FBP）,是Calvin循环中固定CO₂后的第一个催化3C化合物转化为6C化合物的酶。由于FBA和TPI催化的均是可逆反应,被认为是“非限速酶”,因而在传统研究中一直没有被重视。近年来,反义转基因植物研究的应用给Calvin循环的调控研究带来了新的思路。在这样的背景下,本论文以检测确定水稻胞质fba转入鱼腥藻7120后是否确实能够加速碳同化从而加快光合反应的速度并初步探索其内在原因为目的,对其酶活、生长、Rubisco活性、光合放氧、细胞干重、低温荧光、荧光动力学、各种光合参数等一系列生理指标进行测定并分析,实验主要内容和结果如下:1.转FBA鱼腥藻在构建成功（经检测）后,在生长条件为BG-Ⅱ（-N）,Tris-HCl（5 mM,pH 8.0）和2%（V/V）的二氧化碳通气,温度30℃情况下,能正常生长,在相同情况下,转FBA鱼腥藻比野生型鱼腥藻细胞增长的速率有一定的提高。2.对转基因FBA鱼腥藻及阳性对照鱼腥藻以及野生型鱼腥藻中FBA酶活性比较发现,转基因藻中FBA酶活性得到了提高。3.Western印迹分析显示核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco活化酶）在转FBA鱼腥藻中大量诱导,由此显示,FBA酶的增加与Rubisco活化酶量的增加有关。4.在测量和比较了转FBA鱼腥藻、阳性对照鱼腥藻和野生型鱼腥藻的光合氧变化与细胞干重后,同样发现转基因鱼腥藻的这两项指标都有较大程度的提高,再次证实FBA酶对光合氧起着非常重要的促进作用。5.室温吸收光谱显示外源fba的转入没有改变鱼腥藻的基本色素组成,低温荧光色谱分析显示了PSⅡ和PSⅠ两者综合作用下转FBA鱼腥藻光合效率提高的可能性。6.荧光动力学检测分析得出:转FBA鱼腥藻的光化学淬灭参数qP和qL均高于野生型鱼腥藻（qL提高了3.37%,qP提高了1.93%）,光能转换效率提高了1.07%,光电子传递速率ETR提高了1.76%,实际电子传递的量子效率提高了1.77%。转鱼腥藻PSⅡ对光能的吸收、传递、耗散、分配的能力的增强,从“内在性”上解释了转FBA鱼腥藻在光和调控能力上的优势。以上结果证明,外源fba确实能够在一定程度上提高转基因藻的光合活性。为进一步研究光合作用的调控机理提供了依据。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第一章文献综述  11-31
  1.1 果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)  11-13
  1.2 蓝藻基因工程  13-20
  1.3 蓝藻光合作用  20-31
第二章材料与方法  31-45
  2.1 材料  31-34
  2.2 方法  34-45
第三章结果与分析  45-61
  3.1.穿梭表达载体pDC-FBA的构建  45-46
  3.2 蓝藻的转化和筛选  46-48
  3.3 转FBA鱼腥藻几项生理指标的测定  48-53
  3.4 外源FBA对光合产量的影响  53-55
  3.5 室温吸收光谱的测定  55-56
  3.6 低温荧光发射光谱的测定  56-57
  3.7 动力学荧光的测定  57-61
第四章讨论  61-64
  4.1 鱼腥藻7120作为外源FBA对光合作用调控的研究材料的可行性  61
  4.2 FBA单酶水平提高对光合作用的影响及其可能原因  61-62
  4.3 Rubisco活化酶对光合调控的作用和可能原因  62-63
  4.4 荧光动力学分析转FBA鱼腥藻"内在"在光和调控能力上的优势  63-64
第五章总结与展望  64-66
  5.1 总结  64-65
  5.2 展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-77
研究生期间发表的学术论文  77-79

外源fba对鱼腥藻7120光合活性的调控研究

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