擬南芥高葉綠素?zé)晒馔蛔凅w的篩選及PPT1基因功能研究.pdf

1、光合作用是植物利用太陽能將水和二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)化合物并放出氧氣的過程。在高等植物中，光合作用的光能吸收、傳遞和能量轉(zhuǎn)化過程是在具有一定分子排列及空間構(gòu)象的色素蛋白復(fù)合體及相關(guān)的電子載體中完成的。當(dāng)光合電子傳遞受阻，所吸收的光能不能有效傳遞轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，就以熱能：紅色熒光的形式散發(fā)。我們應(yīng)用葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)和PAM 2000可調(diào)熒光儀，在由pSKl015 T-DNA轉(zhuǎn)化的擬南芥突變庫中，篩選與光合作用相關(guān)的高葉綠素?zé)晒馔蛔凅w。

2、 本文對其中一個高葉綠素?zé)晒馔蛔凅w進(jìn)行功能刻畫：基因克隆和RT-PCR驗證表明突變基因是ATPPTl(at5g33320)，基因突變造成編碼蛋白磷酸烯醇式丙酮酸/磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白PPT功能缺失。PPT蛋白定位于葉綠體內(nèi)膜，屬于磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白家族成員，其主要功能是將磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)轉(zhuǎn)運到質(zhì)體內(nèi)，通過莽草酸途徑完成一些重要的初級、次級代謝產(chǎn)物合成。擬南芥pptl突變體具有網(wǎng)絡(luò)狀葉片的表型，組織學(xué)及細(xì)胞顯微學(xué)實驗表明擬南芥pptl突變

3、體柵欄組織細(xì)胞發(fā)育不良，葉肉細(xì)胞中葉綠體個體小。pptl突變體萌發(fā)后需要外加糖源生長真葉說明PPTl蛋白在植株建立光合自養(yǎng)生長的起始階段具有重要功能。 通過比較不同葉齡葉片光合作用狀況，發(fā)現(xiàn)光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學(xué)效率Fv/Fm比值在突變體植株同一蓮座中40天葉齡的葉片較20天葉齡的葉片低。熒光衰減動力學(xué)反應(yīng)從Q<,A><'->到Q<,B>的電子傳遞速率，在突變體中40天葉齡葉片電子受體側(cè)受到的影響大于20天葉齡的葉片，表明隨葉齡增加

4、，還原側(cè)電子傳遞受阻加大。P700氧化還原動力學(xué)分析表明在突變體植株中隨葉齡增加，葉片光系統(tǒng)I含量下降。 用光合蛋白抗體進(jìn)行的免疫印記分析表明在40天葉齡的葉片中類囊體膜蛋白的累積量明顯低于20天葉齡的葉片。此變化同光系統(tǒng)光化學(xué)特性的降低相一致，表明PPT蛋白對維持光系統(tǒng)的活性有一定作用。質(zhì)體和核基因編碼的葉綠體蛋白轉(zhuǎn)錄水平分析表明大多數(shù)基因在突變體40天葉齡葉片中轉(zhuǎn)錄降低。同一蓮座不同葉齡葉片蛋白含量的檢測表明同野生型相比，突

5、變體中40天葉齡葉片的蛋白含量較20天葉齡葉片降低明顯；葉綠素含量測定結(jié)果顯示，突變體和野生型從萌發(fā)后葉綠素含量都呈上升趨勢，但40天以后，野生型可維持較長時間不發(fā)生含量變化，而在突變體中下降迅速。碳水化合物含量測定表明突變體中糖和淀粉含量均低于野生型，但隨葉齡增加，糖含量水平增加較野生型快。糖含量的增加與光合基因轉(zhuǎn)錄水平受抑制的現(xiàn)象直接相關(guān)。 因此，ATPPT1基因參與光合作用功能的調(diào)控，并且ATPPT1基因的表達(dá)水平依賴于葉