小麦返白系是在研究冬小麦矮变1号时发现的叶片白化自然突变体,对低温敏感,在冬春季节表现叶片白化现象,是一个能够稳定遗传的特殊遗传材料。目前,已从遗传学、生理生化、叶绿体发育、细胞学等方面对小麦返白系进行了较全面深入的研究,取得了大量重要结果。本研究依据前期侯典云博士等对低温条件下的返白系与亲本矮变1号叶片叶绿体蛋白质组研究结果,选取表达量有差异的叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(CpFBA)作为研究对象,该酶在低温胁迫下返白系中的表达量明显低于对照材料。果糖-1,6-二磷酸醛缩酶是Calvin循环的重要限速酶之一,参与叶绿体的碳,氮代谢。盐胁迫下,转基因烟草、盐藻和鱼腥藻的光合速率及活性明显提高。本文通过叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因序列比对,酶活性测定,实时定量检测、瞬时表达载体转化原生质体等,初步研究小麦叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶编码基因的分子特征和低温条件下的表达模式,并着重研究对低温敏感的返白系中酶的表达特异性。试验主要得到以下结果:1、我们克隆到了返白系与矮变1号的叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因组DNA和cDNA,从基因序列比对来看,这两个材料的CpFBA的基因序列基本一致,与已公布的CpFBA基因(Genebank accession No. FJ625793)相比,编码多肽有三个位点的氨基酸残基存在差异。2、室温下,返白系与矮变1号叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶活性差异不大。低温处理后,酶活性发生明显变化,而且两个材料活性变化趋势存在差异:矮变1号的酶活性呈“升高-降低-升高”的周期性变化,而返白系在低温处理第4天时CpFBA酶活性升至最高,之后酶活性逐渐降低。3、我们初步建立了植物原生质体转化体系,并将小麦返白系叶绿体果糖-1,6-二磷酸醛缩酶+eGFP融合基因的瞬时表达载体转入韭菜原生质体,观察到了eGFP在细胞质中的表达。4、荧光实时定量PCR检测CpFBA基因在常温和低温条件下的变化趋势,结果显示:在常温下,两个材料基因的表达量相差不大,矮变1号醛缩酶表达量较高。低温处理后的第4天,返白系中的基因表达量显著降低,矮变1号的表达量升高,高于小麦返白系。在随后持续处理的时间中,矮变1号基因的表达量持续低于常温条件,基本稳定;而返白系中在低温处理第4天之后基因表达量开始逐渐增加,在低温处理第34天,也即处理一个月后表达量出现最高值,与低温处理后第4天矮变1号的表达量相当。
