近零磁場對擬南芥生長發(fā)育影響初探及趨磁細(xì)菌(Magnetospirillum magneticum)鐵還原酶基因MmFre的克隆和功能分析.pdf

1、地磁場伴隨著生命的起源、發(fā)生和進(jìn)化，地球上的一切生命無時(shí)無刻不處于地球磁場中。地球自誕生以來，地磁場的強(qiáng)度一直在細(xì)微變化，但地磁場強(qiáng)度減弱會(huì)對植物產(chǎn)生什么樣的直接影響尚知之甚少。隨著對太空探索的不斷發(fā)展，人類越來越需要了解處于零磁場環(huán)境的太空中生物的適應(yīng)性。近零磁場是地磁場的恒定組分降低為零或者接近零的空間。本論文利用近零磁場環(huán)境探索了地磁場減弱對擬南芥整個(gè)生長周期的影響，開展了近零磁場下擬南芥短期生長試驗(yàn)，主要包括種子的萌發(fā)、暗培養(yǎng)、

2、根生長、幼苗鮮重和根向重性分析，以及對近零磁場下擬南芥整個(gè)生長周期的表型進(jìn)行了觀察統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)(1)無論在光照還是暗培養(yǎng)的環(huán)境中，近零磁場對擬南芥種子的萌發(fā)、幼苗根的伸長、鮮重變化以及根向重性等的影響較小。(2)對擬南芥整個(gè)生長周期過程中表型變化進(jìn)行的觀察和統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：近零磁場環(huán)境中，擬南芥可以完成正常的生活史；但植株開花時(shí)間推遲、開花持續(xù)時(shí)間延長、枝條數(shù)減少、植株高度受到了抑制，種子千粒重降低。表明近零磁場對擬南芥營養(yǎng)生長的影

3、響較小，而對生殖生長的影響較明顯，暗示地磁場作為環(huán)境因子可能參與影響植物的生殖生長。
　　 趨磁細(xì)菌(Magnetospirillum magneticum)是一種可以沿磁力線方向運(yùn)動(dòng)的特殊的細(xì)菌，其胞內(nèi)鐵含量是菌體干重的3％，是非磁性細(xì)菌的數(shù)百倍，其中的鐵主要以Fe3O4/Fe3S4形式存在于磁小體(magnetosome)中。趨磁細(xì)菌主要通過分泌轉(zhuǎn)鐵載體吸收環(huán)境中的三價(jià)鐵。在磁小體合成過程中，三價(jià)鐵還原為二價(jià)是一個(gè)必需的過程

4、，因而鐵還原酶在趨磁細(xì)菌的鐵還原過程中可能起著重要的作用。我們以趨磁細(xì)菌AMB-1為材料，克隆了預(yù)測的鐵還原酶基因，命名為MmFre，并在內(nèi)源鐵還原酶活性較低的酵母突變株S288C△fre1△fre2中進(jìn)行異源超表達(dá)，對其鐵還原活性進(jìn)行了初步分析；同時(shí)結(jié)合GFP融合蛋白技術(shù)對該基因的表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行了酵母的亞細(xì)胞定位。結(jié)果表明：(1)利用生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，MmFre基因編碼區(qū)含有1335 bp，編碼444個(gè)氨基酸殘基；氨基酸序列中含有一個(gè)