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C3和C4植物的区别
作者:佚名    文章来源:网上资源    点击数:7416    更新时间:2007/7/16
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从进行光合作用途径的不同,植物分为C4(碳4)、C3(碳3)等类型。水稻是C3植物,在高温、强光下容易产生光抑制,光合作用减弱。与C3植物相比,玉米等C4植物具有更高的光合效率,而且在强光、高温、低温等逆境条件下有较好的防御反应,能保持较高的光合作用。因此,如何把C3植物改造成C4植物是科学家长期的梦想。从1997年开始,江苏省农科院研究员焦德茂主持的课题组,通过对不同转玉米高光效基因水稻材料进行比较,证明来自C4植物中的高光效基因PEPC是提高光合效率的关键基因,C4光合途径在水稻中原本微弱的存在,但在一般情况下不起作用,将玉米高光效基因导入水稻后,不是因为气孔放大使水稻吸收二氧化碳的能力增强,而是使水稻本身的C4光合能力增强,这种增强的效率在高光强、高温等逆境条件下尤为显著。
玉米等C4植物的光合作用效率较水稻、小麦等C3植物的高。磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC)在其中起了很大的作用。C4植物光合系统的浓缩CO2,增加局部CO2浓度的机制,使其即使在低CO2浓度时也能使光合作用几近饱和,从而大大提高其光合作用效率。因此,如何将C4植物的这一机制转移到水稻等C3植物上一直是植物生物学家的研究问题之一,但实践证明,常规杂交育种手段很难如愿以偿。最近,Ku等(1999)利用农杆菌介导法,将完整的玉米PEPC基因导入到了C3植物水稻的基因组中。分析结果表明,多数转基因水稻植株均高水平地表达玉米的PEPC基因,一些转基因植株叶片中的PEPC酶蛋白含量占叶片总可溶性蛋白的12%以上,其活性甚至比玉米本身的还高2-3倍。Northern和Southern分析结果表明,PEPC基因在转基因水稻植株中不存在基因沉默现象。这为利用基因工程技术快速改良水稻等C3作物的光合作用效率,提高粮食作物产量开辟了新路子。
在光合作用的过程中,最初形成的基本化合物的最小单位是一由三个碳原子组成的,叫做C3植物。后来,又发现了基本单位是四个碳的植物,叫做C4植物,以区别于C3植物。应该说,C3、C4植物是光合作用的最基本的产物。有关这些基本产物的知识,是在利用二氧化碳-14(14CO2)作为示踪剂之后才被人们所了解的。二氧化碳-14中的碳-14是碳的一个放射性同位素。此外,有些植物具有非常巧妙的机能--在夜间,不断地吸收二氧化碳,到了白昼,就在叶子中进行光合作用。这一现象也是利用二氧化碳-14进行研究后才发现的。

文章录入:zhimakaimen    责任编辑:zhimakaimen 
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