论文摘要
植物从种子萌发到幼苗光形态建成过程,叶绿体发育对于幼苗从异养到光合自养顺利转变至关重要。从初始的原质体到发育有成熟的类囊体结构的叶绿体,其中伴随着光合作用相关基因合成,叶绿素合成,核质信号交流调节叶绿体发育等过程。叶绿体负责植物的CO2固定、碳骨架制造、脂肪酸、色素和氨基酸合成等。糖在植物的生长发育过程中,不仅是能量来源和结构物质,同时也是植物发育调控的重要信号分子。近年研究证实了糖作为信号分子影响核基因表达,特别是抑制核编码的光合作用基因表达,如叶绿素结合蛋白基因、二磷酸核酮糖羧化酶小亚基基因等。目前,通过多种筛选手段,虽已从植物中分离破坏不同阶段叶绿体发育的多种突变体,并研究相应突变基因在叶绿体发育调节作用,但叶绿体发育的调控机制研究还不完善,需要选择合适角度探究发掘新的突变体。糖作为调节叶绿体发育的关键因素,将糖作为筛选条件,寻找叶绿体发育异常突变体,并研究突变基因在叶绿体发育中的作用,将为深入理解叶绿体发育的机制提供新线索。本研究用缺蔗糖培养基培养EMS（甲基磺酸乙酯）诱变的拟南芥M2突变群体,筛选叶绿体发育异常突变体。获得一株幼苗子叶白化突变体,命名为sca1（seedling cotyledon albino 1）。表型分析发现,突变体sca1幼苗在无糖培养基上子叶呈白化状态,且外源施加各种糖不能恢复其子叶白化表型。与野生型相比,突变体sca1表现叶绿体小且基粒垛叠层少,叶绿素荧光参数F0、Fm和NPQ降低,光合色素含量降低等。随着生长期的延长,突变体sca1的真叶白化有所复绿,但表现生长缓慢,分枝数多,花畸形,结实率低,生长周期长。有文献报道高光下缺乏类胡萝卜素保护的光氧化损伤会导致叶绿素损伤,造成叶片白化。用强弱光处理突变体sca1,发现弱光处理可以使sca1突变体出现子叶复绿,推测sca1子叶白化可能是类胡萝卜素合成缺陷导致叶绿素光氧化损伤。遗传分析显示,突变体sca1表型性状是单基因隐性突变所致。图位克隆显示突变基因定位于二号染色体F14M13和T19L18之间编号为D的BAC上。将该BAC上26个有效基因进行测序分析,发现有三个基因出现有效突变并分别命名为D1、D2和D3。经查阅文献,发现三个基因均为未知基因。为了确定目的基因,特构建了三个基因的35S::GFP载体,并利用基因枪转化和农杆菌侵染转化sca1突变体,发现无论是瞬转材料还是筛选的永久材料,D1基因的转入均能使突变体叶色恢复至绿色,推测D1基因可能是控制突变体子叶白化的基因。亚细胞定位分析,显示D1候选基因编码蛋白定位于细胞核,D2候选基因编码蛋白定位于细胞质,D3候选基因编码蛋白定位于细胞质。综上所述,我们筛选到子叶白化突变体sca1,经过强弱光处理,证明sca1子叶白化可能是类胡萝卜素合成缺陷导致叶绿素光氧化损伤。突变体sca1图位克隆定位到三个候选基因D1、D2和D3。通过瞬时转化和超表达材料的筛选,证明了D1基因控制突变体子叶白化。后续将对已订购的突变体种子进行纯合体鉴定和表型分析,确定突变基因,研究其生物学功能,有望在解释叶绿体发育调控上有所突破。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 李南南
导师: 张骁,赵翔
关键词: 叶绿体发育,子叶白化,图位克隆
来源: 河南大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 生物学
单位: 河南大学
分类号: Q945
总页数: 71
文件大小: 6324K
下载量: 175
相关论文文献
- [1].Sca1~+间充质干细胞支持造血干细胞向树突细胞分化[J]. 基础医学与临床 2009(01)
- [2].骨髓间充质干细胞和心脏Sca1阳性细胞移植治疗心肌梗死的效果比较及其机制研究[J]. 中国临床解剖学杂志 2019(02)