毛竹光系統(tǒng)Ⅱ捕光色素結(jié)合蛋白基因的分離及其表達(dá)研究.pdf

1、光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)，光能的捕獲和傳遞過程將會(huì)直接影響整個(gè)生物體的光合作用表現(xiàn)。在高等植物中，光系統(tǒng)II捕光色素蛋白復(fù)合體LHC在光合作用過程中發(fā)揮著極其重要的作用。研究表明LHCII主要的功能有以下四個(gè)方面：捕獲和傳遞光能、光保護(hù)和過剩能量耗散、調(diào)節(jié)光能在兩個(gè)光系統(tǒng)中分配和維持類囊體膜的結(jié)構(gòu)等。光合作用反應(yīng)植物對(duì)外界物質(zhì)的同化能力，是植物的重要生理活動(dòng)指標(biāo)，在一定程度上對(duì)植物的生長(zhǎng)速度起著決定性的作用。竹子具有生長(zhǎng)快、產(chǎn)量

2、高等特點(diǎn)，意味著竹子具有較強(qiáng)的同化能力，本研究從竹子捕光色素結(jié)合蛋白基因的分離入手開展了工作，主要結(jié)論如下：
　　1.通過 RACE、RT-PCR等方法從毛竹克隆到了6個(gè)捕光色素結(jié)合蛋白基因cab-PhE3、cab-PhE1、cab-PhE5、cab-PhE8、cab-PhE10、cab-PhE11，分別屬于光系統(tǒng)Ⅱ的lhcb1、lhcb2、lhcb3、lhcb4、lhcb5、lhcb6類基因家族。
　　通過生物軟件分析，該

3、6個(gè)基因的CDS編碼區(qū)均約在800~900 bp左右，其編碼蛋白的分子量在28~30kD之間；與國(guó)際核酸和蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)網(wǎng)分析得知，6個(gè)基因與其它物種中的同類基因均有較高的相似性，其相似性多數(shù)在80％以上，特別是與水稻、玉米、大麥等親緣關(guān)系較近的單子葉植物中該類基因的相似性更高，多數(shù)在90%以上；蛋白功能預(yù)測(cè)分析表明，該6個(gè)基因均含有典型的葉綠素a/b結(jié)合位點(diǎn)，推測(cè)其功能可能是與色素分子結(jié)合。對(duì)6個(gè)基因編碼的蛋白質(zhì)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：Cab-

4、PhE3與Cab-PhE1和Cab-PhE5之間的相似性分別為72.6%和65.7%，而與Cab-PhE8、Cab-PhE10、Cab-PhE11之間的相似性分別為29.4%、41.4%和24.8%。Cab-PhE1和Cab-PhE5之間的相似性為66.5%。毛竹捕光色素結(jié)合蛋白基因的分離，豐富了該基因家族成員，為進(jìn)一步了解lhcb家族基因在不同植物尤其是在竹類植物中的結(jié)構(gòu)、功能及表達(dá)情況奠定了基礎(chǔ)。
　　2.實(shí)現(xiàn)了毛竹cab-P

5、hE3、cab-PhE1、cab-PhE5基因在大腸桿菌BI21(DE3)中高效表達(dá)。
　　通過添加酶切位點(diǎn)的方法將cab-PhE3、cab-PhE1、cab-PhE5基因編碼成熟蛋白的序列部分插入到原核表達(dá)載體pET-23a的相應(yīng)位點(diǎn)，構(gòu)建成原核表達(dá)載體pET-cab-PhE3-mature、pET-cab-PhE1-mature和pET-cab-PhE5-mature。經(jīng)IPTG誘導(dǎo)后，蛋白電泳結(jié)果顯示重組質(zhì)粒在大腸桿菌中能夠

6、高效表達(dá)，其誘導(dǎo)表達(dá)蛋白的分子量均與cab-PhE3、cab-PhE1、cab-PhE5基因編碼的成熟蛋白分子量相接近，這為進(jìn)一步研究捕光葉綠素a/b結(jié)合蛋白與色素的體外重組特性奠定基礎(chǔ)。
　　3.研究了毛竹cab-PhE3、cab-PhE1、cab-PhE5、cab-PhE8、cab-PhE10、cab-PhE11基因的時(shí)空表達(dá)。
　　毛竹葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)研究結(jié)果顯示，不同時(shí)間強(qiáng)光照射處理的Fv/Fm、qP、Yield、E

7、TR值均隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，而F0、qN則隨光照時(shí)間的延長(zhǎng)而成上升趨勢(shì)。實(shí)時(shí)定量 PCR研究表明，cab-PhE3、cab-PhE1、cab-PhE5、 cab-PhE8、cab-PhE10、cab-PhE11基因在不同光處理?xiàng)l件下表達(dá)明顯不同。分別對(duì)強(qiáng)光照射2 hr、4 hr、6 hr的毛竹植株的lhcb基因的表達(dá)水平進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn) cab-PhE3、cab-PhE1、cab-PhE5、cab-PhE8、cab-PhE10、ca