RNAi沉默光合膜磷脂合成酶基因的研究.pdf

1、磷脂是動(dòng)物和植物非光合組織細(xì)胞膜系統(tǒng)的主要組成成分，在細(xì)胞生命過程中扮演著重要角色。盡管綠色植物光合膜的甘油脂主要是糖脂，但是它仍然含有大約10％的磷脂，說明磷脂在光合膜的結(jié)構(gòu)和功能中起重要作用。構(gòu)成生物膜的磷脂有多種，但是，光合膜只含有磷脂酰甘油(PG)一種磷脂。光合膜中的PG有其特殊性，即：在PG的sn-2位上總連著一個(gè)棕櫚酸(16∶0)或者反式十六碳烯酸(16∶1 trans)，說明了這種具有特殊結(jié)構(gòu)的甘油脂在維持類囊體膜的結(jié)構(gòu)和

2、功能方面具有重要的作用。
　　 葉綠體中有兩個(gè)重要酶參與了PG的生物合成，它們分別是胞嘧啶二脂酰甘油合成酶(CDS)和磷脂酰甘油合成酶(PGS)。本實(shí)驗(yàn)以煙草和馬鈴薯為材料，利用RNAi技術(shù)，對(duì)CDS和PGS基因的表達(dá)進(jìn)行抑制，通過PG缺失突變體，研究其功能。
　　 對(duì)轉(zhuǎn)含有PGS片段的沉默結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)基因煙草葉片膜脂進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，與野生型煙草相比較，其PG含量下降了約20％，同時(shí)，SQDG和PC的含量增加。PG含量

3、的降低沒有引起MGDG和DGDG含量的變化。另外，我們還對(duì)轉(zhuǎn)基因植株目的基因片段的RNA表達(dá)水平進(jìn)行了RT-PCR分析，發(fā)現(xiàn)其表達(dá)量大幅度降低。這些結(jié)果表明，在轉(zhuǎn)基因株系中，PGS基因的表達(dá)受到了抑制，說明我們獲得了PG部分缺失的煙草PGS突變體。
　　 對(duì)煙草PG缺失體的PG脂肪酸組成進(jìn)行分析，表明其特征性脂肪酸反式十六碳烯酸含量明顯下降，比野生型降低了44％，C18:0、C18:1和C18:2的相對(duì)含量增加，整個(gè)變化與總脂脂

4、肪酸變化基本一致。
　　 為了研究PG缺失對(duì)光合作用的影響，我們分析了多種光合指標(biāo)。對(duì)葉綠素含量的分析表明，PG含量的降低影響了光合色素的組成。PG部分缺失的轉(zhuǎn)基因煙草中的葉綠素總的含量下降，其中葉綠素b含量下降更為明顯，結(jié)果，葉綠素a與葉綠素b的比值較野生型高。轉(zhuǎn)基因植株凈光合速率下降，二氧化碳利用率降低；PSⅡ的最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和實(shí)際光化學(xué)效率(φPSⅡ)降低，光化學(xué)猝滅下降，非光化學(xué)猝滅增加，尤其老葉的變化更為

5、明顯。這些結(jié)果說明了PG的部分缺失影響了植株的光合能力，捕光色素蛋白復(fù)合體的結(jié)構(gòu)受到了影響，PSII功能遭受損傷。
　　 同時(shí)，我們根據(jù)已經(jīng)報(bào)道的馬鈴薯CDS基因，克隆了一個(gè)片段，構(gòu)建沉默結(jié)構(gòu)，并對(duì)沉默結(jié)構(gòu)進(jìn)行了轉(zhuǎn)化。通過抗性基因的篩選以及RT-PCR檢測(cè)，證明了沉默結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成功，目的基因的表達(dá)受到抑制，獲得了馬鈴薯CDS轉(zhuǎn)基因植株。
　　 對(duì)馬鈴薯野生型和CDS轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行膜脂和脂肪酸分析表明，轉(zhuǎn)基因植株葉片的PE、