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水稻中p5cs基因的存在及其在高脯氨酸变异系中的作用

许多植物在逆境下大量积累脯氨酸。脯氨酸的积累作为植物提高其细胞抵抗环境渗透胁迫的一个因素而备受重视。然而植物的脯氨酸生物合成机制长期以来未研究清楚。由于微生物的脯氨酸生物合成先于植物被搞清楚,所以开始人们假定高等植物中也象微生物一样存在从谷氨酸到脯氨酸的合成途径。在微生物中,谷氨酸在谷氨酸激酶(GK)作用下被磷酸化,生成y一谷氨酸磷酸,再在卜谷氨酸磷酸还原酶(GPR)作用下生成y一谷氨酸半醛,最后经毗咯琳一5一波酸还原酶(poCR)催化形成脯氨酸。这3个酶,GK、GPR和ppCR分别由proB,prOA和prpC3个基因编码。但是在植物体内一直未检测到GK活性,直到最近获进展,知道在植物中起作用的是ppCR和西’.毗咯琳.5.凌酸合成酶(poCS)。ppCR已从大麦中纯化(Kruopr等1986),盐渍胁迫下它的蛋白量和酶活提高(IHllL)sa等1991,Treichel1986),但转基因烟草试验表明,poCR活性增加百倍,...  (本文共6页) 阅读全文>>

南京林业大学
南京林业大学

美国山核桃P5CS基因克隆及其在盐胁迫下的表达

P5CS合成酶(△1-Pyrroline-5-carboxylate synthetas,P5CS)是真核生物细胞内脯氨酸合成途径的关键酶,其在调节植物的生长发育和抗性方面具有不可替代的作用。本研究以美国山核桃(Caraya illinoensis)为试材,根据已发表各近亲物种的P5CS基因保守序列比对信息,同源克隆美国山核桃P5CS基因,并通过实时荧光定量PCR对NaCl胁迫过程中该基因的表达变化进行研究,加以其生理生化和光合指标的测定分析辅助说明。主要研究结果如下:1.利用RT-PCR技术获得1000bp的美国山核桃P5CS基因同源基因片段,命名为CiP5CS。该目的片段含有完整开放阅读框(ORF),其ORF为795bp,编码225个氨基酸残基的多肽;P5CS具有谷氨酰激酶(GK)结构域和谷氨酸半醛(GSA)结构域,存在于细胞膜和细胞核中;并推导出了P5CS基因可能属于肌动蛋白家族,基因序列分析发现它与多个树种相应的同源基因...  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>

《生物技术通报》2012年05期
生物技术通报

利用P5CS基因转化白三叶的研究

白三叶(Trifolium repensL.),又名白车轴草,豆科三叶草属牧草,多年生草本植物[1],是世界上重要的豆科牧草之一,我国贵州、云南、江西、四川、新疆等地都有其野生种分布。由于其营养价值高,适口性好,再生能力强,耐践踏,适度放牧后能促进分枝再生,在人工草地和补播天然草场上对畜牧业发展有重要作用[2],是许多温带混播草地的重要组分,为家畜提供优质廉价的饲草。白三叶还是一种非常具有推广价值的地被植物、城市绿化美化的理想草种和良好的水土保持植物[3]。但白三叶的耐旱性不是很理想,干旱易发病[4]。在我国北方水资源比较缺乏,白三叶作为草坪草,其种植面积不断扩大,在管理时需要大量水,因此,需要培育具有较强抗旱能力的优质白三叶新品种。目前,干旱胁迫已经成为影响草坪草生长最主要的环境胁迫因子之一,限制了其在我国北方和南方一些地区的应用。随着分子生物学和植物遗传转化技术的发展和改进,使得利用基因工程技术进行白三叶品种的遗传改良成为可...  (本文共5页) 阅读全文>>

《草业科学》2015年02期
草业科学

大蒜芥Δ′-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因(P5CS)的克隆及表达分析

毥毥干旱等非生物逆境胁迫影响着部分植物及农作物的生长发育,当遭遇干旱等逆境胁迫时,植物一系列复杂的与抗逆相关的特定基因被诱导表达,植物体内脯氨酸的累积合成量相应增加[1]。有关研究表明,脯氨酸的累积变化与植物耐受逆境胁迫强度呈正相关,其生理代谢具有复杂的调控机制[2]。在逆境胁迫条件下,植物体内脯氨酸合成的增加或者脯氨酸降解的减少都会影响脯氨酸的积累[3-5]。脯氨酸含量的增加与植物的抗逆性密切相关,可能会影响相关蛋白质的稳定性[6-7]。研究表明,脯氨酸在细胞保护和调节渗透平衡方面起着重要作用[8],渗透压的提高使细胞膜系统结构完整而保持膜蛋白不变性,脯氨酸的积累能稳定蛋白质的结构和活性[9]。目前已从拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryzasativa)、大豆(Glycine max)、甘蔗(Sugarcane offici-narum)、普通菜豆(Phaseoleae vulgaris)、苜蓿(...  (本文共7页) 阅读全文>>

《大豆科学》2008年06期
大豆科学

野生大豆Δ′-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)基因的克隆与序列分析

脯氨酸是植物中主要的渗透调节物质之一,研究表明,在胁迫条件下,脯氨酸不仅是生物大分子的保护剂或羟基的清除剂,还是植物从胁迫条件回复正常过程中迅速、有效的氮源、碳源和还原剂,此外,其目的产物还作为一系列酶的信号物质使得植物在受到胁迫时得到更为有效的保护[1]。许多物种,包括细菌、真菌和植物等,在渗透胁迫条件下常通过积累脯氨酸来达到渗透调节的作用[2]。近年来,关于脯氨酸生物合成代谢的研究受到了广泛的关注。Δ′-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)是植物脯氨酸生物合成中的限速因子,是双功能酶。在脯氨酸生物合成过程中,Δ′-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)催化谷氨酸磷酸化和谷氨酸-γ-半醛还原形成吡咯琳-5-羧酸(P5C),P5C再在Δ′-吡咯琳-5-羧酸还原酶(P5CR)催化下还原为脯氨酸。研究发现植物在受到胁迫后2 h内,P5CS的mRNA含量迅速上升,10h后保持在一定的水平,解除胁迫后5 h内P5CS的含量又恢复到胁迫前的水平...  (本文共6页) 阅读全文>>

中国农业科学院
中国农业科学院

罗布麻、胡杨P5CS基因的克隆及其功能初步分析

干旱胁迫极大影响着植物的生理生化反应,严重制约着农、林、牧业的产量和种植面积,对我国农牧业可持续发展和粮食安全构成严峻挑战。在干旱胁迫条件下,植物主要通过渗透调节抵抗逆境,脯氨酸是分布最广的植物内源渗透调节物质之一。二氢吡咯-5-羧酸合成酶(△~1-pyrroline-5-carboxylate synthetase,P5CS)作为谷氨酸途径中的关键酶,催化谷氨酸合成P5C,是合成脯氨酸过程的限速酶。而沙生植物生长在极端干旱的环境中,具有很强的抗旱、耐盐碱、防风、固沙、改良土壤等能力。生长于新疆罗布泊沙漠附近的罗布麻(Apocynum venetum L)、胡杨(Populus euphratica Oliv),能够合成并积累大量的渗透胁迫调节物质,对干旱胁迫具有极强的耐受能力。因此,本研究以罗布麻、胡杨及甘草为研究材料,从中分离克隆新的P5CS基因,以期为P5CS基因在协助植物抵抗逆境方面的研究提供一定的理论依据,为培育具有稳...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>