过表达EPSPS基因提高栽培稻与杂草稻/野生稻杂种后代的木质素含量研究

• 作者: 吴晋 方佳 蔡星星 卢宝荣
• 来源期刊: 复旦学报（自然科学版）
• 学科: 生物学
• 关键词: 杂草稻 野生稻 EPSPS 转基因 代谢产物 木质素
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 页码范围: 666-676
• 页数: 11页
• 分类号: Q945
• 语种: 中文

摘要

5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶(EPSPS)是莽草酸合成途径中不可缺少的组分,该途径的代谢产物苯丙氨酸和酪氨酸是合成木质素的重要前体物质.前期研究发现过量表达EPSPS基因可以提高转基因植物的光合速率与适合度相关性状表现,而过表达EPSPS基因是否会提高转基因植物的总生物量并影响木质素合成,仍不清楚.为了回答这一问题,我们研究了过表达EPSPS基因的栽培稻与杂草稻/野生稻杂种后代(F3)群体中的生物量(干重)、木质素含量、木质素合成相关代谢产物含量及基因表达量.结果表明,转EPSPS基因的杂草稻(WE1和WE2)及野生稻(WR1和WR2)杂种群体的生物量显著高于非转基因对照,分别提高了28.0％、21.8％、41.2％、26.1％;转基因杂种群体的木质素总含量也显著高于非转基因对照,分别提高24.5％、22.7％、34.4％、20.7％.此外,过表达EPSPS基因还影响了杂种后代木质素合成相关代谢产物的含量和基因表达量.推测EPSPS基因的过表达可以通过影响木质素合成途径相关代谢产物含量和基因的表达量,提高转基因植物的生物量和木质素含量.该研究发现不仅能够解释过表达EPSPS基因带来植物适合度优势的机制,作为环境安全评价的基础,也可以为基于木质素的生物能源创新利用提供重要策略和技术支撑.