花葉矢竹葉綠素生物合成關鍵基因PjPORB和PjCAO克隆與功能分析.pdf

1、葉綠素(Chlorophyll，Chl)合成影響植物光合效率，是影響作物產量的重要因素。Chl生物合成途徑（L-谷氨酰-tRNA→葉綠素a→葉綠素b）總共15步反應，涉及15種酶的參與，其中任何一個編碼這些酶的基因發(fā)生突變都可能會引起葉片Chl的含量發(fā)生變化，從而表現(xiàn)為葉色異常甚至導致植株死亡?；ㄈ~矢竹(Pseudosasajaponica cv.Akebonosuji)葉色在生長發(fā)育過程中，呈現(xiàn)綠色、白色、綠白相間條紋（條紋的深淺、形

2、狀和出現(xiàn)個數(shù)和位置都具有不確定性），前期的葉綠素前體物質測定結果表明花葉矢竹葉色的異?？赡芘c其葉綠素生物合成途徑原葉綠素酸酯氧化還原酶(POR)和葉綠素酸酯a氧化酶(CAO)催化步驟的異常有關，本研究從這兩個關鍵酶的編碼基因PjPORB和PjCAO的分離入手開展了工作，主要結論如下:
　　 1.通過RACE方法克隆到了花葉矢竹葉綠素生物合成途徑中兩個關鍵基因PjPORB和PjCAO的全長cDNA。PjPORB基因的cDNA全長1

3、567 bp，含有一個1185bp的ORF區(qū)，編碼394個氨基酸，包含SDR家族典型的Rossmann折疊NAD(P)結合位點和活性位點;PjCAO基因的cDNA全長2070 bp，含有一個1626 bp的ORF區(qū)，編碼541個氨基酸，包含4個domain:前導肽序列，A domain，B domain和C domain，其中C domain含有一個典型的Rieske鐵硫配位中心。
　　 2.通過實時定量RT-PCR，分析了Pj

4、PORB和PjCAO在花葉矢竹根、莖和綠葉、白葉、花葉（綠條紋占葉面積大約70％以上的花葉和白條紋占葉面積大約70％以上花葉）的表達模式，結果顯示PjPORB和PjCAO基因在花葉矢竹不同組織均有表達，在不同葉色葉片的發(fā)育過程中，PjPORB基因的mRNA水平呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，PjCAO基因的mRNA水平呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，并且表達程度各不相同，表明PjPORB和PjCAO基因可能通過影響葉綠素合成而在花葉矢竹葉片呈色過程中發(fā)揮了

5、重要作用。
　　 3.通過農桿菌介導的浸花法將構建好的植物表達載體pC1301-PjPORB和pC1301-PjCAO轉化野生型擬南芥。潮霉素對種子的抗性篩選以及GUS染色、PCR和RT-PCR對再生植株的陽性鑒定表明PjPORB和PjCAO基因已成功轉化擬南芥。對性狀較穩(wěn)定的T1代轉基因植株的葉綠素含量測量結果表明，過表達PjPORB和PjCAO擬南芥植株的葉綠素含量較野生型高，說明PjPORB和PjCAO基因可能參與了擬南芥