擬南芥光呼吸突變體pr1的基因克隆及其生理特性研究.pdf

1、I 分 類 號：Q7 密 級： 碩 士 學(xué) 位 論 文 擬南芥光呼吸突變體 pr1 的基因克隆及其生理特性研究 陳 丹 第 一 指 導(dǎo) 教 師 ： 第 一 指 導(dǎo) 教 師 ： 朱國輝 副教授 第 二 指 導(dǎo) 教 師 ： 第 二 指 導(dǎo) 教 師 ： 學(xué) 院 名 學(xué) 院 名 稱： 生命科學(xué)學(xué)院 專 業(yè) 學(xué) 位 類 別 ： 專 業(yè) 學(xué) 位 類 別 ： 工程碩士 領(lǐng) 域 ： 域 ： 生物工程 答辯委員會主席： 答辯委員會主

2、席： 郭振飛 研究員 中國· 廣州 2016 年 6 月 I 摘 要 光呼吸是 C3 植物中僅次于光合作用的第二大代謝流，正常條件下 C3 植物的光呼吸可損失光合產(chǎn)物的 20-30％。毫無疑問，光呼吸限制了植物的光能利用效率，最終影響作物產(chǎn)量。然而，大量的研究表明，清除或調(diào)節(jié)光呼吸代謝途徑，均未能有效提高植物的光合作用，反而造成光合速率下降或者致死，這表明光呼吸不僅僅只與光合相關(guān)，對植物的生存也有重要的生物學(xué)意義。目前

3、已知光呼吸與氮的同化、呼吸作用、氨基酸代謝、一碳代謝和氧化還原信號等代謝過程密切相關(guān)。通過篩選光呼吸突變體，挖掘光呼吸代謝調(diào)控新基因，將有助于進(jìn)一步解析光呼吸與其他代謝途徑之間的相互調(diào)節(jié)關(guān)系。 本研究以模式植物擬南芥的 Columbia(Col-0)生態(tài)型為實(shí)驗(yàn)材料， 通過 EMS誘變構(gòu)建突變體庫， 利用光呼吸突變體在正常大氣條件下出現(xiàn)黃化、 矮小或致死，而在高 CO2 條件下正常生長的表型進(jìn)行光呼吸突變體篩選。篩選出突變體命名為pr1

4、(Photorespiration related 1)，對突變體進(jìn)行了生理、分子和遺傳學(xué)的分析，研究結(jié)果如下： 1. 表型生理分析：在正常大氣條件下，突變體 pr1 同野生型(Col-0)相比植株矮小，葉片顏色發(fā)黃，而在高 CO2 條件下兩者差別較小。正常大氣條件下突變體pr1 甘氨酸含量顯著高于 Col-0。 2. 基因定位：突變體 pr1 與 Landsberg erecta(Ler)生態(tài)型擬南芥雜交，利用 F2代植株進(jìn)行圖位克隆

5、， 確定其基因定位區(qū)間位于第 4 條染色體 17.97 Mb 附近。 通過對 pr1 全基因組測序分析，確定其突變基因座位號為 AT4G38380，編碼多藥和有毒化合物排出家族蛋白（Multidrug and toxic compound extrusion，MATE） ，本研究中暫命名為 MATE1 蛋白。 3. 互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)：構(gòu)建載體 proMATE1::MATE1-Flag 轉(zhuǎn)化 pr1，轉(zhuǎn)化株系在大氣生長條件下，葉片顏色、植株形態(tài)等