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山核桃(Carya cathayensis Sarg.)是重要的木本油料作物,生产中易受到自然逆境胁迫因素影响,尤其是高温,高温下严重限制植物光合作用致使山核桃生长,结实,有机物积累等都受到影响。因此,对山核桃光合作用相关基因的开发和利用具有重要的意义。在高等植物中光合作用关键步骤固定CO2过程需要Rubisco酶的催化,Rubisco酶的活性由植物体内复杂的机制进行调控,其中大量研究已证实Rubisco activase(RCA)能够活化并维持Rubisco酶的催化活性。同时RCA也被认为是植物在各种不同环境胁迫下对光合作用的关键调控因素。因此,Rubisco活化酶的功能研究对于增强植物体内Rubisco酶活性稳定光合作用系统,进而提高植物适应逆境的能力具有重要作用。本试验通过应用RACE技术,克隆得到了山核桃2个RCA基因的全长cDNA序列,命名为CcRCAα和CcRCAβ。序列开放阅读框长度分别为1419bp、1302bp,推测编码472和433个氨基酸。利用DNAMAN软件对山核桃RCA基因与葡萄等物种的RCA氨基酸序列进行的多重序列比对,结果表明,两者氨基酸序列相似性很高,且与葡萄等物种的RCA序列同源性高达87%以上。本试验还得到了山核桃另一个RCA基因cDNA序列,命名为CcRCAβ2,分析表明,其氨基酸序列与CcRCAβ的相似性高达96%以上,同属于β类型RCA基因。此外,本文以pET28a+载体为表达载体,构建了载有山核桃CcRCAα的原核表达载体,通过IPTG法诱导BL21(DE3)表达菌株表达具有可溶性的RCA异源蛋白,并经条件优化得到原核表达的最适条件:培养基体积20ml中加入终浓度1mM的IPTG经28℃诱导4-6小时。为进一步研究山核桃RCA基因的功能奠定了基础。本文还对山核桃RCA基因在高温胁迫下的表达模式进行了研究,结果表明,高温下山核桃光合速率、Rubisco酶活力及RCA基因转录和翻译水平呈下降趋势,高温抑制山核桃光合作用,可能通过影响RCA基因的转录、翻译进而导致RCA酶含量的变化。深入研究发现嫁接山核桃对高温胁迫的抵御能力高于未嫁接山核桃,H-L嫁接(湖南山核桃为砧木)的光合速率和Rubisco酶活在41℃时下降幅度最小分别为12.8%和19.9%较其他品种抗高温性能更好,除了砧木因素外M-L嫁接(美国山核桃为砧木)较好的抗高温性还可能与CcRCAβ2基因的表达调控有关。以上结果说明山核桃RCA基因在高温胁迫中发挥了重要的作用,为进一步研究RCA基因与植物抗逆性的关系提供依据。