植物叶绿素突变体及其分子机理的研究进展

叶绿素是植物叶绿体内参与光合作用的重要色素,叶绿素突变是一种明显的性状突变,其在理论研究和实际应用方面具有重要的意义。综述了植物叶绿素突变体的种类、遗传及突变的分子机理研究进展,着重介绍了突变的分子机理研究进展。     

大麦和玉米叶片叶绿体中Rubisco及其活化酶的免疫金标记定位

运用免疫金标记电镜技术研究了禾本科C3植物大麦(Hordeum vulgare L.)和C4植物玉米(Zea mays L.)叶片中Rubisoo及其活化酶(RCA)的细胞定位,结果表明:两种植物叶片解剖结构及叶绿体超微结构差别明显.在大麦叶细胞中,只有一种叶肉细胞叶绿体,Rubisoo和RCA主要分布于叶绿体的间质中.在玉米叶细胞中,存在着维管束鞘细胞和叶肉细胞两种类型叶绿体,Rubisco主要分布于鞘细胞叶绿体的基质中,但在叶肉细胞叶绿体中亦有少量特异性标记;RCA在鞘细胞叶绿体和叶肉细胞叶绿体的基质中都有分布.两种植物叶绿体结构及光合作用关键酶定位的不同,体现了C3植物和C4植物在光合器结构与功能上的差异.     

叶绿体分子生物学研究进展

叶绿体是绿色植物进行光合作用的重要细胞器。早在1909年,就有人根据高等植物叶片的花斑性状的非孟德尔遗传现象,推测叶绿体内存在着遗传物质。1954年以后,Sager等人以藻类为材料,初步揭示了叶绿体母系遗传的规律。然而,直到1962年,人们才利用电镜技术首次证实了叶绿体DNA(cp DNA)分子的存在。十年后,才分离到cp DNA分子。     

植物叶绿体类囊体膜及膜蛋白研究进展

叶绿体是植物和真核藻类进行光合作用的场所。存在于叶绿体类囊体膜上的蛋白质复合物含有光反应所需的光合色素和电子传递链组分,在光合作用过程中,光化学反应发生在类囊体膜上。因此,类囊体膜是光能向化学能转化的主要场所,因而也一直是光合作用研究的热点。叶绿体类囊体膜的深入研究可以促进光合作用的分子机理研究。该文就叶绿体类囊体膜的三维构象及类囊体膜蛋白的组成和功能研究进行了综述。     

植物细胞器遗传工程的曙光

众所周知,生物的性状是由其遗传物质DNA决定的。在高等植物细胞中,除细胞核外,叶绿体和线粒体中也都有各自的DNA。叶绿体是光能转换,光合作用的场所。线粒体是氧化磷酸化的场所。线粒体和叶绿体的DNA,都具有细胞内半自主独立的自我复制能力,在遗传上表现为特有的母性遗传。在植物细胞中,叶绿体和线粒体具有许多与细菌共同的特性。这就给人们一个启示:那些有用的来自原核生物的目的基因能否以具有原核性的叶绿体和线粒体DNA做为它们的遗传受体,用以进行光合作用的遗传工程,生物固氮及其它遗传转化的研究。     

日本成功利用转基因技术促进植物生长

日本《朝日新闻》2 0 0 4年4月5日报道:日本奈良尖端科学技术学院的研究小组成功利用转基因技术提高植物光合作用能力,使其生长周期大幅缩短。研究人员把高活性蓝藻的光合作用相关基因导入烟草中,它会进入叶绿体内的DNA ,而不会进入细胞核内的DNA ,可避免转基因通过花粉而扩散。植物细胞内的叶绿体DNA与细胞核的DNA不同,它与光合作有关。研究人员发现了两种对光合作用很重要的酶基因,于是试验将烟草的这类基因换成了蓝藻的基因。其结果是烟草的光合作用速度比原来增长70 % ,15周后比普通植物高4 0 % ,其从光合作用中得到的淀粉也比原来…     

植物细胞核基因和细胞质基因

植物细胞不同于动物细胞,前者有三大遗传系统,即细胞核、叶绿体和线粒体遗传系统,后者只有细胞核和线粒体遗传系统。所谓细胞质基因,即为叶绿体和线粒体基因。在这三个遗传系统中,各有自己的DNA复制、转录和转译自主性,但叶绿体、线粒体遗传系统又受到核遗传系统的部分控制,所以它们的自主性又不是完全的。当前植物分子遗传学的研究,不仅是分析三个遗传系统基因组的结构和基因表达,而且要研究之间的相互作用和基因的协同表达及其调控机制,才能对生产实践中提出的问题提供理论依据和解决途径。     

叶绿体的遗传

叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。关于叶绿体结构及其光合过程的生理机制已经得到了比较充分的研究。叶绿体遗传的研究也在深入。现已明确,叶绿体包含着相对独立的遗传系统和进行光合作用所必需的全部酶系统。本文将对叶绿体的遗传系统、遗传方式和机制的研究成果作一简介。叶绿体的遗传系统与线粒体不同,功能性的叶绿体主要存在于绿色的、光合组织细胞里。高等植物的叶绿体呈扁平状,直径约7μm,厚约3—4μm,靠双层膜游离于细胞质里。外被里面为基质,其成     

植物细胞核DNA,叶绿体DNA和线粒体DNA的比较

植物一般有细胞核,叶绿体和线粒体三套遗传体系,本文结合近年来植物分子生物学研究的最新进展,系统比较了细胞核ＤＮＡ,叶绿体ＤＮＡ和线粒体ＤＮＡ在组织结构,遗传方式,基因表达（转录,翻译,ＲＮＡ加工）等方面的差异。     

Kirin公司提高植物的耐寒性

日本的研究者遗传改造了脂肪酸的构型,使叶绿体膜发生改变,从而提高了植物对寒冷的抗性。Kirin Brewery Co.(Tochigi,Japan)参加了此项研究,希望有一天某些作物能经受冰冻。植物对寒冷的抗性,科学家称之为“冷敏感性”,与叶绿体膜的脂肪酸类型密切相关。叶绿体是植物赖以光合作用的绿色结构。当含有高浓度顺式不饱和脂肪酸时,如菠菜,植物就抗冷。而含有少量叶绿体顺式不饱和脂肪酸的南瓜藤,就很容易低温损伤。这些关键脂肪酸与磷脂酰甘油有关。后者在叶绿体膜上进行的光合作用中起作用。     

玉米叶色突变体遗传分析及基因定位

玉米叶色与叶绿体及结构相关,调控光合产量,因而对调控叶色基因的遗传研究或克隆将有助于玉米光合产量的遗传改良和植物光合作用理论机制的解析。本研究以玉米W22::Mu介导的综31为遗传背景的导入系群体为材料,获得了细胞核单隐性基因控制、叶绿体结构和数目异常、色素缺失和PSII显著降低的叶色突变体。使用覆盖B73基因组的SSR标记将突变位点定位于约2. 95 Mb区间(bnlg1863~umc2075)。基于区段标记开发和1200单株分离群体将突变位点精细定位于约900 kb区间(B73 Ref Gen_V4; S1~S7区间),经区段内基因表达和功能分析获得了候选基因Zm00001d010000,该基因编码硫氧还蛋白,与突变体表型形成相关。该研究将为光合产量的遗传改良和植物光合作用理论机制解析提供重要的基因或标记资源。     

奇妙的食虫植物

奇妙的食虫植物刘炳仑在植物界,奥妙无穷的大自然造就了一类奇妙的植物,就是食虫植物。它们的茎叶中,虽然也有叶绿体,叶绿体中也含有叶绿素,能进行一些光合作用,制造有机物质,但由于它们长期生长在缺乏氮素或其它矿物养料的土壤或沼泽中,加之它们缺乏使植物体本固...     

植物叶绿体发育及调控研究进展

植物的光合作用几乎是所有生物生存和发展的物质基础。叶绿体是绿色植物进行光合作用的重要细胞器。尽管叶绿体发育及调控一直受到人们的关注,但其装备及调控的分子机制尚不完全清楚。该文对叶绿体装备过程、叶绿体发育调控及质体-细胞核反向信号的研究进展进行概述,以使人们从整体上认识叶绿体发育及调控机制。     

植物基因工程新途径：叶绿体转化

在植物基因工程研究中,叶绿体是继核转化之后又一新的遗传转化和表达受体,叶绿体转化体系具有可同时进行多基因转化,表达原核性,超量表达,后代遗传稳定,定点整合,不会产生基因沉默及母性遗传和安全性好等特点,本文着重介绍叶绿体转化体系的特点,国内外研究动态,存在的问题及未来发展方向。     

植物遗传转化新技术和新方法

目前通过遗传转化技术获得了许多植物的转基因植株,一些重要农作物转基因新品种已进入产业化阶段,展现出极好的应用前景。但随着研究的不断深入,在如何提高遗传转化效率和转基因安全性等方面,一些新的技术和方法不断出现并得到应用,如胚状体再生系统、叶绿体转化系统、超声波辅助农杆菌介导法、位点特异重组MATvector系统、正选择系统以及新的转基因分子检测方法,使遗传转化技术向高效、安全方向发展,新一代的转基因植物也将会更适应人们和生态环境的需求。     

叶绿体基因工程研究进展

叶绿体是植物细胞和真核藻类执行光合作用的重要细胞器,在叶绿体中表达外源基因比在细胞核中表达具有一些独特优势。叶绿体基因工程涉及叶绿体的基因组特征、转化系统的优点、转化过程及方法等方面,叶绿体基因工程在提高植物光合效率、改良植物特性、生产生物药物及改善植物代谢途径等方面已得到应用。尽管叶绿体基因工程还存在同质化难度高、标记基因转化效率较低、宿主种类偏少等问题,但作为外源基因在高等植物中表达的良好平台其仍然具有广阔的发展和应用前景。     

中国科学院植物研究所光合作用与环境分子生理学重点实验室简介

中国科学院植物研究所光合作用与环境分子生理学重点实验室成立于2001年。由原“光合作用基础研究开放实验室”和“资源植物分子与发育生物学开放实验室”整合而成。实验室主要研究方向是光合作用高效转能的分子机理及蛋白质组学、植物对环境信号应答的功能基因组学和植物次生代谢分子调控与基因工程。重点实验室建立了功能基因组学、蛋白质组学、细胞生物学和生化分析等技术平台,拥有基因芯片工作站、蛋白质谱仪、激光共聚焦显微镜、电子显微镜和高效液相色谱仪等大型设备。现有15个研究组,科研人员80余人,博士后、研究生和流动人员约16…     

叶绿体遗传工程

叶绿体遗传工程,是利用DNA重组技术将 叶绿体DNA片段同载体质粒DNA体外连接, 再将重组质粒引人到受体细胞中,借以研究叶 绿体DNA的基因组成及其功能表达的重要手 段。叶绿体遗传体系,是构成植物细胞中三个 遗传体系之一。叶绿体DNA编码一系列重要 性状,例如,在光合作用中固定Co,的RuBPC 酶的大亚基,并且与某些高等植物的花粉育性 有关,是染色体外遗传研究的主要对象。尤其 值得注意的是,叶绿体DNA在一系列特性方 面均与原核生物相近似,通过叶绿体遗传工程, 实现真核与原核生物之间的遗传重组,目前虽 仍处于试验阶段,但它可能引起的后果,则是人 们难以预料的。此外,叶绿体DNA经过改造使 之带有适当的标记性状之后,也是一个良好的 载体。由于以上原因,叶绿体遗传工程研究日 益受到重视。本文将综述这方面研究进展,供 参考。     

植物盐胁迫应答蛋白质组学分析

土壤盐渍化是限制植物生长和分布的关键因素之一,揭示植物盐胁迫应答的分子机理是借助分子生物学手段提高植物耐盐性的基础.近年来,人们利用高通量蛋白质组学技术分析了拟南芥、水稻等19种植物的盐胁迫应答蛋白质表达图谱.从植物类群(盐生植物和甜土植物)、组织器官(根、地上部分/茎、胚根和胚轴、叶片、花序和配子体)、细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞生物)和亚细胞结构(叶绿体、质膜和质外体)几方面整合分析了植物盐胁迫应答蛋白质组表达模式特征,主要特征包括:(1)盐生植物通过全面调节细胞骨架重塑、离子转运和区隔化、渗透平衡、活性氧(ROS)清除、信号转导、光合作用和能量代谢等信号与代谢网络体系,获得相对较高的抗/耐盐能力;(2)植物地上部分(叶片、茎、配子体)或光合组织细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞盐藻)通过调节参与光合作用、碳和能量代谢、ROS清除过程蛋白质的表达模式应对盐胁迫环境;(3)植物地下部分(根、胚根)通过调控信号转导和离子转运相关蛋白质感知/传递盐胁迫信号并维持离子平衡;(4)花序中参与渗透调节、转录调控、蛋白质加工和ROS清除的蛋白质在盐胁迫条件下变化显著;(5)叶绿体通过调控参与光合作用、蛋白质加工和周转,以及氧化还原系统平衡等过程应对盐胁迫;(6)质外体中参与细胞壁代谢、胁迫防御和信号转导过程的蛋白质受盐胁迫影响明显;(7)细胞膜中参与维持膜结构稳定、物质/离子运输和信号转导过程的蛋白质对植物盐胁迫应答具有重要作用.这些分析为深入研究植物耐盐的分子机制提供了重要信息.     

叶绿体基因的定位和结构

自从1962年发现叶绿体 DNA(ctDNA),以及后来证明叶绿体分裂和叶绿体基因组自主复制以来,20余年间对叶绿体的研究有了长足的进步,成为植物分子生物学的“生长点”之一。这些研究成果对于揭示光合作用过程、叶绿体基因的作用及其调控具有重要意义。迄今为止已有几十种蛋白质及核酸分子被证明是由叶绿体基因指导下合成的,其中有些基因已经定位,