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磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)是一个广泛分布于高等植物、蓝藻和细菌中的细胞质酶，它催化CO2与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)的羧化反应，最后生成草酰乙酸(OAA)和无机磷酸。PEPC在植物生命活动中有多种功能，对C4和CAM植物光合组织中PEPC在光合作用中固定CO2的功能及其调节机理已经研究得比较深入。C4和CAM植物非光合组织和C3植物中PEPC的含量虽然较低，但却可能参与植物很多生理生化过程。有研究报道它可能在三羧酸循环中具有回补中间产物作用，从而调节碳源和氮源在蛋白质和脂类合成中的分配。另外，还有研究表明，PEPC可能与植物对环境胁迫的响应有关。尽管人们做了一些研究，但是，对其具体功能尚不清楚。
油菜是中国继水稻、小麦、玉米、大豆之后的第5大作物，不仅在农业生产中占有重要地位，而且油菜被认为是最理想的生物柴油的原料。随着全球范围内能源危机的日益严重和生物柴油的迅速发展，包括油菜在内的油料作物的研究工作已经开始引起很多研究组织的重视。本研究利用RNA干扰(RNAi)技术，以油菜为材料，研究C3植物中PEPC表达降低后植物在光合生理、蛋白质和油脂代谢，以及抗干旱胁迫等方面的变化，以探讨C3植物中PEPC的功能，为改良油菜品质和抗性提供理论依据。
采用油菜BNPE15(Genbank：D26378)基因的319-797bp之间的478bp的片段构建了RNAi的表达载体。以子叶节为外植体，用农杆菌介导的方法转化甘蓝型油菜品种Westar。通过对外植体生长状态、浸染时间、共培养时间和激素浓度等多种因素的调整，经过抗生素筛选和初步PCR筛选，我们得到了阳性转基因油菜植株。Southern杂交结果表明，pART27-PEPD沉默结构已经成功整合进油菜基因组中。RT-PCR的结果表明，与野生型油菜相比，转化植株叶片中的BNPE15的转录水平显著降低。Western杂交结果也在蛋白水平上证明了PEPD的发卡沉默结构能够高效地引发BNPE15基因的沉默，抑制了该基因的表达。另外，我们对转基因植株叶片和根系中PEPC活性进行了测定，结果表明，与野生油菜相比较，其PEPC活性大幅度下降。上述结果说明了油菜BNPE15基因被RNAi沉默。
对转基因的三个株系S1、S9和S11的叶绿素含量等光合指标进行了测定，结果表明，转基因和野生型油菜植株在叶绿素含量、气孔导度、胞内CO2的浓度和净光合速率等方面都没有显著差异，这表明C3植物中的PEPC可能对光合作用的上述过程没有影响。对蛋白质和脂的测定结果表明，BNPE15基因的沉默对叶片和种子中油脂和蛋白质的含量和脂肪酸组成没有影响。
我们还以S1为材料，研究了BNPE15基因的沉默对油菜干旱敏感性的影响。利用PEG-6000模拟干旱条件，对野生和转基因油菜进行了对照、-0.4MPa(轻度)、-0.8MPa(中度)和-1.2MPa(重度)不同程度的胁迫处理。结果表明在PEG-6000诱导的-0.8 MPa中度干旱胁迫下，S1株系叶片和根系的组织保水能力较野生型差，膜损伤的程度加大，膜脂过氧化程度较高，受到干旱胁迫伤害更加严重。可见，虽然在供水充足的情况下，转基因油菜与野生油菜没有什么区别，但在水分缺失的环境中，PEPC活性降低可能降低了油菜的抗干旱能力。另外我们测定了超氧化物歧化酶SOD，过氧化氢酶CAT和过氧化物酶POD的活性。结果表明在-0.8MPa中度干旱胁迫下，S1株系的SOD和POD都达到最高值，但比野生型油菜显著降低(p<0.001)，而CAT活性显著高于野生型植株。这些结果表明，BNPE15基因的沉默降低了油菜的抗干旱能力。
在本研究中，我们通过基因沉默结构的转化，成功地获得了BNPE15基因沉默的转基因油菜株系，并且建立了油菜高效转化体系，为油菜基因功能的研究和品种改良提供了可靠的技术手段。同时，我们对BNPE15基因沉默的转基因油菜的一些生物学特性进行了分析，特别发现了油菜的BNPE15基因的沉默增加了油菜对干旱胁迫的敏感性，表明了PEPC在油菜对环境胁迫的响应中可能起重要作用。