叶绿体基因组的翻译产物与细胞质雄性不育性

本实验通过对叶绿体基因组翻译产物的分析,发现高粱3197 A不育系及其核代换系白马丁A和遗3 A不育系均比保持系(3197 B)多1个52,000道尔顿的变异多肽。而细胞质来源不同的粒息A不育系除52,000道尔顿多肽外还有1个特有的80,000道尔顿变异多肽。小麦T型不育系具有1个54,000道尔顿的变异多肽。甜菜不育系与保持系无差异。这说明某些作物的细胞质雄性不育性与叶绿体遗传系统有关。在高粱恢复系和F_1叶绿体蛋白质中发现三种特有的多肽。它们是由核基因编码的,这可能是恢复基因的产物。由于恢复基因的作用,在F_1恢复育性的同时其叶绿体变异多肽的合成也受到了强烈的抑制。这进一步证明了不育性与叶绿体的联系。     

水稻等作物组份I蛋白大小亚基的等电聚焦分析

组份I蛋白广泛存在于植物界,分子量ft 为55万道尔顿［[10a。该蛋白具有核酮搪-1,,一二 磷酸毅化酶／加氧酶的活性,是光合作用以及 光呼吸作用中重要的酶类〔3,。它由8个大亚基 （分子量为55,000）和s个小亚基（分子量戈 15,000）构成。大亚基由叶绿体DNA编码,并在 叶绿体内合成;而小亚基则由核DNA编码,并 在细胞质中合成［[7]。组份I蛋白经接甲基化后, 在育材,一尿素中进行等电二聚焦电泳,大亚基可分 出3条电泳带,而小亚基可分出1--4条电泳带, 电泳带的位置因品种不同而异。因此,被用作 核基因和细胞质基因的表型标记闭,是研究进 化、遗传、核质关系以及体细胞杂交等方面十分 有用的指标山。     

细胞核,细胞质基因与光合作用的关系

光合作用受细胞核及细胞质基因组垢共同控制。参与叶绿素,类胡萝卜素合成和光合作用过程的许多酶都由核基因控制,而光合电子传递体大部分受核基因控制,少部分受细胞质基因控制。光合作用过程包括光反应与暗反应两个阶段。光反应发生在类囊体膜上,而类囊体膜４个组成部分细胞核,持基因共同编码。在暗反应中,催化ＣＯ２固定的关键酶核酮糖二磷酸羧化酶／加氧酶由大,小亚基组成,大亚基由叶绿体基因编码;小亚基由核基因控制。     

水稻野败型细胞质雄性不育系和其保持系蛋白质多肽的比较研究

应用单向SDS—PAGE结合蛋白质铬银染色技术对水稻野败型细胞质雄性不育系珍汕97A和其保持系的叶绿体、线粒体和细胞质的蛋白质多肽进行了比较研究,发现两系之间存在明显的差异,生殖器官(穗子)上的差异比营养器官(叶片)上的差异更为显著。在成熟穗上,叶绿体可溶性蛋白不育系有25条带,保持系仅16条带,两者间有19个多肽不同;线粒体可溶性蛋白不育系有28条带,保持系比不育系少30.1和21.8KD两个多肽;细胞质可溶性蛋白丙酮沉淀物的水溶性蛋白组分不育系有24条带,保持系为29条带,两系间却有7条多肽存在差别;细胞质可溶性蛋白丙酮沉淀物的SDS-增溶性蛋白组分不育系有18条带,保持系只有11条带,两者间亦有7条多肽出现差异。由此可以看出,水稻野败型CMS表型的表达可能需要较多个基因的启动和关闭,既与叶绿体和线粒体有关,还涉及到核基因组的作用。     

二磷酸核酮糖羧化酶与细胞质雄性不育性的研究

小白菜和几种禾本科作物的二磷酸核酮糖羧化酶(RuBP羧化酶)已用葡聚糖凝胶过滤的方法分离纯化。制备的样品经电泳鉴定,表现为1条酶带。小样品的植物材料用电泳方法制备。小白菜、玉米、高梁等作物的RuBP羧化酶在等电点聚焦电泳上,均可分离为5个条带,3个大亚基条带和2个小亚基条带。细胞质雄性不育系及其保持系的RuBP羧化酶的等电点聚焦电泳图谱上,由于有相同的核背景,所以其小亚基相同;但是由叶绿体基因组控制的大亚基则有差异。实验中还测定了RuBp羧化酶的活性,发现玉米、高粱、水稻、小麦和烟草等作物的细胞质雄性不育系的RuBp羧化酶活性均高于其相应的保持系,说明RuBp羧化酶与植物细胞质雄性不育性之间存在着一定关系。并推论,细胞质雄性不育的形成可以与叶绿体遗传系统有关。     

二磷酸核酮糖羧化酶的结晶提纯成功

高等植物二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPCase)是由8个大亚基和8个小亚基组成的复合体。大亚基由叶绿体基因组编码合成,小亚基由核基因编码合成。因此它是研究细胞质遗传和核质关系的一个理想的遗传标记物。我们曾用RuBPCase作了植物细胞质雄性不育     

蚕豆核酮糖1，5-磷酸羧化酶／加氧酶大亚基基因的分子克隆

核酮糖l,5－二磷酸羧化酶／加氧酶由大亚基(Ls)和小亚基组成。Ls由叶绿体DNA编码。蚕豆Ls的基因已被克隆到pBR322。应用几种限制性内切酶酶解以及Southern印迹法构建了该重组质粒的物理图谱。     

水稻线粒体基因组翻译产物与细胞质雄性不育性

通过线粒体离体翻译产物的电泳和放射性自显影分析,发现水稻BT型不育细胞质(农虎26A和丰锦A不育系)的线粒体基因产物比可育细胞质(农虎26B和丰锦B保持系)缺少一个22KD多肽。它反应了BT型不育细胞质线粒体基因组中有关育性的基因变异。不育系与恢复系杂交后,杂种F_1的育性虽然恢复,但是它的线粒体基因产物中仍然缺少22KD多肽。然而,在杂种F_1的线粒体蛋白质的电泳染色图谱中则显示出一个22KD多肽条带。杂种F_1中的这个22KD多肽是核基因产物。它弥补了线粒体基因组中育性基因的缺陷。     

多肽向叶绿体的输入

绝大部分的叶绿体蛋白组份是在细胞器外合成后输入叶绿体的。它们是以含氨基端延长肽的前体形式合成的。近来的实验已证明,外源多肽与这些氨基端延长肽融合后也能被输入到叶绿体内,从而为利用遗传操作的方法改良重要的经济植物提供了令人兴奋的可能途径。 和线粒体一样,叶绿体也含有自己的遗传信息并足以进行蛋白质合成,但大多数的叶绿体蛋白是核DNA编码并在叶绿体外的细胞质核糖体上合成的(见参考文献1的综述)。实际上,叶细胞质蛋白合成的主要产物是叶绿体蛋白质的两种多肽组份即核糖-1,5-二磷酸羧化酶(rbe S)的小亚基和光捕获叶绿素a/b蛋白复合体(CAB)的组成多肽。在本篇综述中,我们将讨论目前已知的关于细胞质合成多肽输入叶绿体的机理以及最近一些证明外源多肽输入叶绿体的实验;另外还将讨论这种使外源多肽输入叶绿体能力的可能应用。     

水稻Rubisco小亚基前体cDNA的克隆及其产物向豌豆叶绿体的运输

用RT-PCR方法克隆了完整的水稻Rubisco小亚基前体cDNA基因,经耦联的体外转录和翻译系统合成了带同位素标记的小亚基前体蛋白,然后与新制备的豌豆完整叶绿体共保温,进行蛋白质的跨膜运输研究显示：异源的水稻Rubisco小亚基前体能穿膜运输入豌豆叶绿体。成熟小亚基不能进入叶绿体,进入叶绿体的小亚基量在一定范围内与外加的小亚基前体量成正比,光对小亚基的跨膜运输有一定的促进作用,外加ATP能显著促进小亚基前体的运输,而ADP无此作用。     

叶绿体中低分子量核糖体RNA的制备

高等植物叶绿体中的70S核糖体,是由50 S大亚基和30S小亚基所组成的。前者含有23S RNA,后者含有16S RNA,两者均属高分子量 r RNA['1。此外,50S大亚基中还含有两个低分 子量的RNA,即5S与4.5S RNA"','], 5S RNA 大约含有120个核昔酸[37,分子量约为4 X 10' 道尔顿,为真核与原核生物所共有,也为高等植 物叶绿体核糖体和细胞质核糖体所同时共有。 4.5S RNA 大约含有73-103个核昔酸, 分子 量约为3.5 X 10'道尔顿,为叶绿体核糖体所独 有［[61。因此,分离并制备低分子量RNA,是研 究叶绿体核糖体本身及其功能表达的第一步。     

野生大豆rbcS基因的克隆及结构分析

核酮糖１,５二磷酸羧化酶（Ｒｕｂｉｓｃｏ,Ｅ．Ｃ．４．１．１．３９）是光合碳代谢中的关键酶,也是植物中研究最为广泛深入的一种酶。高等植物的Ｒｕｂｉｓｃｏ大、小亚基分别由叶绿体和核基因组编码。迄今已有几十种光合生物的Ｒｕｂｉｓｃｏ大、小亚基的基因（ｒｂｃＬ、ｒｂｃＳ）结构得到阐明［１］。在高等植物中ｒｂｃＳ基因由多基因家族编码,结构较为复杂,但它同时又是一种相对保守的基因,且同一物种内各ｒｂｃＳ基因成员是协同进化的,因此ｒｂｃＳ基因适合于植物分子进化及系统分类的研究［２］。我国是栽培大豆（Ｇｌｙｃ…     

油菜BnrbcS基因超表达提高拟南芥种子重量和含油量

为深入分析光合作用关键酶二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）小亚基在油菜等＂绿色种子＂发育过程中的作用,采用RT-PCR技术从油菜种胚中克隆了一个含Rubisco小亚基全长编码区的cDNA序列,命名为BnrbcS（GenBank登录号DQ242646）。BnrbcS编码181个氨基酸残基,其推导的氨基酸序列中包含典型的Rubisco小亚基功能域并与其他高等植物Rubisco小亚基具有很高的同源性,暗示BnrbcS基因产物与拟南芥等植物的Rubisco小亚基在结构和功能上可能十分相似。除了在叶、子叶、角果皮等光合器官中有很高表达外,BnrbcS在贮藏物质高速积累时期的未成熟油菜种子中亦有中等水平的表达,且其＂钟型＂表达模式与一些脂肪酸合成酶系基因的表达模式相类似。将NAPIN启动子驱动的BnrbcS种子特异超表达结构转入拟南芥,转化株系的种子含油量和种子重量有一定程度提高,显示BnrbcS在调控种子油脂等贮藏物质积累过程中具有作用。     

核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶的结构,调节及遗传工程前景

核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶是光合作用固定二氧化碳的一个关键酶。如能应用遗传工程技术增加其催化效率,有可能导致净光合作用的增加,从而使作物增产。最近用高分辨力的X-射线对烟草酶的空间结构已进行了测定。原核生物酶的定位突变也已开始研究。虽然高等植物酶已可进行体外重组,但小亚基的功能仍不很清楚,大、小亚基基因尚不能在大肠杆菌中表达出有活性的酶。新的大亚基遗传讯息还不能有效地引入叶绿体基因组中。酶的结构与功能关系,催化及分子装配机理等基本问题还需要全面深入研究。     

二磷酸核酮糖羚化酶的结晶提纯成功

高等植物二磷酸核酮糖矮化酶（RuBPC:ase）是由8 个大亚基和8个小亚基组成的复合体。大亚基由叶绿 体基因组编码合成,小亚基由核基因编码合成。因此 它是研究细咆质遗传和核质关系的一个理想的遗传标 记物。     

用多抗原肽(MAP)免疫制备单克隆抗体的研究

目前制备单克隆抗体杂交瘤细胞株的传统方法是用纯度很高的天然蛋白作为抗原来免疫动物。此方法虽然成功率很高,但提取和纯化作为抗原用的高纯蛋白确非常困难,在某些情况下甚至是不可能的。为了克服以上不足,近年来发展起用合成多肽作为抗原制备单克隆抗体^[1,2]。这个技术的难点是用合成多肽作为抗原来免疫动物不易获得与天然蛋白呈特异反应的抗体^[3-5]。近年来国外科学家发明了一种称为“多抗原肽”(Multiple antigenic peptide, MAP)物质用作抗原^[6,7]。它是一个由赖氨酸核和多个由同一多肽分子构成的具有免疫原性的大分子。这个大分子的多肽部分组成丁造成动物免疫应答的多个相同抗原决定簇．而赖氨酸核部分只起连接多肽的作用,它本身没有免疫原性。实验证明多抗原肽和佐剂配合使用会引起动物强烈的免疫应答。本文介绍的是从Calpain [EC 3.4.22.17] 28kDa 小亚基上选取的一段氪基酸序列 AAQYNPEPPP-PRTH(氨基酸从73到86)与赖氨酸核偶联形成多抗原肽来制备单克隆抗体。Calpain的水解蛋白活性依附于钙离子浓度。它有两种异构酶：在μmol/L钙离子浓度下被激活的称为“μ-calpain．而在mmol/L钙离子浓度下被激活的称为m-calpain。这两种异构酶都由两个亚基组成。其大亚基的分子量为80kDa,它包括酶的活性区和与钙离子结合区。两种酶的大亚基氨基酸序列各不相同。其小亚基的分子量为28 kDa,这两种酶具有完全相同的小亚基氨基酸序列。有关Calpain的详细资料可参阅文献[8]。     

香蕉rbcS基因启动子的克隆及序列分析

以巴西香蕉为材料,根据已经获得的香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的全长cDNA序列设计1对专一引物,通过PCR扩增得到了香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基的基因组全长,序列长811 bp,含有2个内含子。根据其基因组序列设计引物,采用SEFA-PCR方法,以总DNA为模板克隆了香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的启动子序列,长1 681 bp。用PLACE软件分析发现该序列具有启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box,包含多个胁迫诱导元件,如光诱导元件、赤霉素、低温诱导元件、昼夜节律调控元件等。该序列的克隆与分析为进一步研究香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的表达调控奠定了基础。     

叶绿体类囊体膜多肽与细胞质雄性不育性

本实验利用单向SDS-PAGE及双向电泳技术,比较了玉米、甜菜和高粱三种作物的细胞质雄性不育系与其保持系之间叶绿体类囊体膜多肽的差异。结果表明,三种供试材料的不育系与其相应的保持系之间类囊体膜多肽的单向SDS-PAGE中,除个别条带染色深度有一些差异外,没有观察到明显的差异。但是,在双向电泳图式中,两系之间在33kd附近肽斑的大小、数量与分布方面显示出明显的差异,从而暗示,叶绿体类囊体膜多肽的组成与细胞质雄性不育性之间可能存在某种联系。此外,试验还表明,单向SDS-PAGE条带,几乎都是分子量相同而等电点不尽相同的一组多肽混合物;在双向电泳图谱上,它们可按等电点的差异分成若干个不同的多肽斑点。     

水稻Rubisco小亚基前体cDNA的克隆及其产物向豌豆叶绿体的运输

用ＲＴ－ＰＣＲ方法克隆了完整的水稻Ｒｕｂｉｓｃｏ小亚基前体ｃＤＮＡ基因,经耦联的体外转录和翻译系统合成了带同位素标记的小亚基前体蛋白,然后与新制备的豌豆完整叶绿体共保温,进行蛋白质的跨膜运输研究显示：异源的水稻Ｒｕｂｉｓｃｏ小亚基前体能穿膜运输入豌豆叶绿体。     

农业其它

852421一个编码核酮糖一1,5一二磷酸狡化酶小亚基的豌豆核基因组织特异性和光调节表达〔英〕/Coruzzi,G.…了EMBOJ一1984,3(8)一1671一1679〔译自DBA,1984,3(20),84一09731〕 研究了在豌豆不同组织中编码核酮糖-1,5一二磷酸梭化酶小亚基(rbcs)的多基因族的一个成员表达。豌豆(品种Progressg号)基因组DNA用Bglll消化并连接到IO59DNA上。用““P标记cDNA克隆P5515的插人筛选了重组噬菌体,分离出6个编码的rbcs。将克隆的汇PS一3D的一个EcoRI片段继续克隆到pPR::6上,称为pPS一4.0;把这个含有rb。S基因的E。oRI一Clal片段再克隆…