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西南岩溶地区特殊的双层水文地质结构，决定了西南岩溶生态系统的脆弱性。
因此，西南岩溶地区的植被恢复和生态重建比较缓慢。大量研究表明，西南岩溶地区适生植物的碳酸酐酶活性很高。所以，研究具有高碳酸酐酶活性的经济作物对解决西南岩溶地区的生态恢复和改善当地的经济现状具有重要意义。
碳酸酐酶（Carbonic Anhydrase, CA; EC 4.2.1.1）是一种催化CO2和HCO3-之间相互转化的含锌金属酶，是一种与光合作用密切相关的酶，近年来研究表明它与环境逆境之间存在一定的应答关系。高CA 活性油菜的筛选及其基因克隆，不仅对于提高非岩溶地区油菜的产量和抗逆性具有重要意义，而且可为解决西南岩溶地区油菜及其他经济作物的抗旱性等适应性问题并提高其产量奠定基础。为此，我们进行了如下研究：一、跟踪监测了不同品种油菜的不同部位在不同发育时期的CA 生理活性，并重点研究了油菜CA 活性与锌含量、光合作用之间的关系；二、选定抽薹期高CA 活性的油菜为实验对象，研究油菜叶片喷洒外源锌离子进一步提高CA 活性对提高油菜产量和抗旱性的作用；三、以高CA 活性的油菜为材料，进行了油菜CA基因的克隆、分析及异源表达。本文取得的主要结论如下：
1.CA 活性在不同品种油菜中的大小顺序为：甘蓝型油菜＞白菜型油菜＞芜菁＞埃塞俄比亚芥。CA在油菜的不同部位均有分布：其中叶片中的CA 活性最大，茎中的次之，根中的最小。叶片中CA 活性在油菜不同发育时期的变化趋势是先上升后下降，在抽薹期达到最大。研究了油菜整个生育期的叶片CA 活性、净光合速率和锌元素含量之间的相关关系。结果表明：CA 活性与净光合速率的变化之间相关性系数为0.99；CA 活性与锌元素含量的变化之间相关性系数为0.95。
2.以抽薹期高CA活性的油菜为材料，研究了叶面喷锌对大田种植的抽薹期油菜光合作用和CA活性的影响。结果显示，叶面喷锌可以提高油菜的净光合速率和CA活性，有助于提高油菜的产量；同时，叶面喷锌降低了油菜的蒸腾速率和气孔导度，可以提高油菜的抗旱性。为进一步验证CA活性与油菜抗旱性正相关的关系，研究了盆栽条件下叶面喷锌对抽薹期油菜的CA活性和抗旱性的影响。结果显示，叶面喷锌后，油菜在干旱诱导过程中CA活性、净光合速率和脯氨酸含量高于未喷锌油菜，而丙二醛含量低于未喷锌油菜，这些说明叶面喷锌使油菜抗旱性增加。因为叶面喷锌后油菜的CA活性增加，所以油菜的抗旱性提高。综上，两个喷锌实验结果说明：高CA活性的油菜具有产量高和抗旱性强的特点。
3.以筛选出的高CA 活性的油菜为实验材料，在十字花科几种植物β-CA基因的高度保守区设计一对引物，通过PCR 扩增获得了一个996 bp的CA基因片段，然后采用RACE 技术首次从甘蓝型油菜中克隆了CA基因全长。甘蓝型油菜CA基因的cDNA 全长1190bp，编码区在48～ 1043 之间，推导编码331个氨基酸。5′非翻译区长度为47 bp，3′非翻译区长度为118 bp。通过同源性分析发现，该基因编码的蛋白质与拟南芥β-CA 同源性达到94％，证明我们克隆到的是β-CA基因，该基因被命名为BnCA1，GenBank 登录号为GQ356780。
4.利用大肠杆菌体外表达技术，将甘蓝型油菜β-CA基因构建到原核表达载体pET-32a(+)中，并将得到的重组质粒pET32-CA 导入E. coli BL21(DE3)中，通过对诱导温度和IPTG浓度等条件的摸索，在28 ℃加入终浓度为1mM IPTG 实现了甘蓝型油菜β-CA基因在大肠杆菌中的高效表达。SDS-PAGE 电泳显示，在37.5 kDa 位置出现目的条带，分子量大小与我们预期的一致。
5. 利用PSORT、PSIPRED、Swiss-Model和NCBI-VAST等在线服务器对甘蓝型油菜β-CA的一级结构、二级结构、三级结构进行分析。亚细胞定位预测的结果显示，甘蓝型油菜β-CA 定位于叶绿体基质；PSIPRED 预测的二级结构显示，甘蓝型油菜β-CA 含45.9％的α螺旋，37.7％的随机卷曲和16.4％的β折叠；利用同源建模法构建甘蓝型油菜β-CA的三维结构；通过VAST 矢量比对工具将甘蓝型油菜β-CA与豌豆β-CA 八聚体中的一个单体1ekjG 进行三维结构比对，结果显示，二者可以很好地匹配，预示甘蓝型油菜β-CA 全酶为八聚体。