葉綠體內(nèi)膜蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)子的進(jìn)化與核基因編碼的葉綠體基因DPC1的克隆及其參與氧化脅迫功能的研究.pdf

1、核基因編碼的葉綠體蛋白在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上合成后必須轉(zhuǎn)運(yùn)到葉綠體內(nèi)合適的區(qū)間以執(zhí)行特定的功能。蛋白質(zhì)跨葉綠體外膜與內(nèi)膜的轉(zhuǎn)運(yùn)分別通過蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)子TOC與TIC來執(zhí)行。TOC復(fù)合體的各亞基在葉綠體內(nèi)共生過程中的起源是由宿主細(xì)胞與內(nèi)共生的藍(lán)藻共同提供的。TOC復(fù)合體的孔道蛋白Toc75起源于藍(lán)藻，然后TOC復(fù)合體的其他成分以Toc75為骨架整合到復(fù)合體中共同組成完整的功能性蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)子。對(duì)于TIC復(fù)合體的起源，盡管復(fù)合體的一些成分通過序列比在藍(lán)

2、藻中發(fā)現(xiàn)一些序列相似的蛋白序列而假定與TOC復(fù)合體具有相似的起源模式，但是因?yàn)榭椎赖鞍椎钠鹪吹纳形创_定，TIC復(fù)合體的起源進(jìn)化模式仍然是一個(gè)懸而未決的問題。本論文的第一部分通過對(duì)一個(gè)新近鑒定的TIC復(fù)合體的孔道蛋白AtTic21以及其在藍(lán)藻中的同源蛋白的研究來解釋TIC復(fù)合體的進(jìn)化模式。通過系統(tǒng)進(jìn)化分析、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位與功能上的保守性，闡明了TIC復(fù)合體與TOC復(fù)合體具有相似的進(jìn)化模式。 葉綠體的正常發(fā)育是維持

3、高效的光合作用能力的前提條件。通過篩選擬南芥T-DNA插入突變體庫(kù)，我們分離到一個(gè)真葉黃化的突變體damaged photosynthetic capacity1(dpc1)。葉綠素a與b的測(cè)定表明兩種色素的含量均有降低，葉綠素a與葉綠素b的比值升高，葉綠素?zé)晒夥治霰砻鞴庀到y(tǒng)PSI與光系統(tǒng)PSII的光合能力均有降低的突變體。通過遺傳連鎖分析，證明dpc1的突變表型是單基因隱性核基因編碼的基因突變導(dǎo)致的。通過TAIL-PCR技術(shù)克隆了DP

4、C1基因。插入位點(diǎn)與表型的連鎖分析與遺傳互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)表明是由于DPC1這個(gè)基因的敲除導(dǎo)致dpc1的黃化表型。DPC1編碼一個(gè)PPR家族的蛋白，在其氨基酸序列的羧基段同時(shí)含有一個(gè)SMR結(jié)構(gòu)域?；虮磉_(dá)分析表明DPC1在植物各主要器官根莖葉花中均有表達(dá)，在擬南芥幼苗中也有表達(dá)。暗培養(yǎng)的黃化幼苗中也有表達(dá)。用反映組織內(nèi)過氧化氫與超氧陰離子含量的特異性染色實(shí)驗(yàn)表明dpc1中有較高水平的積累。光下與黑暗中的過氧化氫漂白實(shí)驗(yàn)表明dpc1突變體中存在較嚴(yán)