叶绿体基因组研究进展

作为植物细胞器的重要组成部分和光合作用的器官,叶绿体在生物进化的漫长历史中发挥了重要作用.伴随着生物技术的深入发展,人们发现叶绿体基因组结构和序列的信息在揭示物种起源、进化演变及其不同物种之间的亲缘关系等方面具有重要价值.与此同时,比核转化具有明显优势的叶绿体转化技术在遗传改良、生物制剂的生产等方面显示出巨大潜力,而叶绿体基因组结构和序列分析则是叶绿体转化的基石.基于叶绿体的这些重要作用,收集整理了有关的资料,从几个方面归纳了本领域最近的研究进展,希望能使读者对迅速发展的叶绿体基因组研究有更全面的了解,以及对叶绿体基因组在物种的进化、遗传、系统发育关系等方面的作用有更深刻的认识,同时也希望对叶绿体转化技术的研究和广泛应用产生积极作用.     

叶绿体基因组结构与表达调控

植物叶绿体ＤＮＡ是存在核基因外的细胞质基因组,它是一种双链ＤＮＡ分子、在细胞内,与核基因协调编码与光合作用有关的蛋白质,叶绿体基因组中基因的结构与表达调控与原核生物相似,但也有一些区别,深入开展叶绿体基因组的基因,对探讨光合作用机理与细胞器的起源等问题具有重要意义。     

小麦与高冰草体细胞杂种后代的核基因组和叶绿体基因组的遗传特征

以小麦(TriticumaestivumL.)与高冰草(Agropyronelongatum(Host)Nevski)体细胞杂种同一个克隆来源的F2-F6自交系Ⅱ-2、Ⅱ-Ⅰ-8以及由Ⅱ-Ⅰ-8F2分离形成的8-1(F3-F6)为材料,利用小麦叶绿体基因组的微卫星(Microsatellite)特异引物及随机扩增多态性DNA(RAPD)引物进行分析。结果表明,杂种株系的叶绿体基因组组成一致,均以小麦叶绿体基因组为主,仅在rpl14和rpl16基因的间隔序列中检测到双亲的特征带,表明有高冰草的叶绿体DNA在杂种中存在,并稳定遗传至第六代。RAPD分析表明,不同杂种株系中存在不同的高冰草核DNA片段,核基因组在传代中基本稳定。     

叶绿体基因组:起源、结构与表达调控

叶绿体具有独立基因组。被认为是内共生起源的细胞器。叶绿体基因组是多拷贝的,具有比较保守的环状结构,但也存在着一些例外。叶绿体基因组主要用于编码与光合作用密切相关的一些蛋白和一些核糖体蛋白。由核基因编码的叶绿体蛋白质在胞质中先形成分子量较大的前体蛋白,而后跨过叶绿体膜,使叶绿体完成生理功能。叶绿体基因表达调控是在不同水平上进行的,光和细胞分裂素对叶绿体基因的表达也起着重要的调节作用。     

叶绿体遗传转化的研究进展

核转化技术是基因工程的主要方法,但其多方面的不安全性使人们把焦点转向了植物基因工程另一目标：叶绿体遗传转化。本文介绍了叶绿体基因及基因组;叶绿体遗传转化的原理和方法：叶绿体转化的优点。重点介绍了关于叶绿体遗传转化国内外研究新进展。     

淀粉质体遗传研究的现状与展望

淀粉质体来源于前质体,与叶绿体同源,具有其特有的遗传特性,是核外遗传的重要组成部分。本文综述了淀粉质体遗传研究方面取得的成果和进展。淀粉质体DNA发现于20世纪70年代,其含量随着组织发育的不同阶段有所变化,最后这些DNA作为贮藏的形式积累在质体中。淀粉质体基因组与叶绿体基因组同源性很高,但是不表达与光合作用有关的基因。现有的实验证据表明,淀粉质体基因组的表达调控发生在转录水平,与DNA甲基化有关。淀粉质体的发育受核基因组和质体基因组双重调控。组织发育到一定时期,淀粉质体中出现单核糖体和多聚核糖体;淀粉质体具有蛋白质合成体系。淀粉质体DNA及淀粉质体遗传的研究具有重要的理论和实际意义,对淀粉质体遗传进行深入的研究,将丰富核外遗传知识和理论。     

小麦与高冰草体细胞杂种后代的核基因组和叶绿体基因组的遗传特征

以小麦(Triticum aestivum L.)与高冰草(Agropyron elongatum(Host)Nevski)体细胞杂种同一个克隆来源的F2-F6自交系Ⅱ-2、Ⅱ-Ⅰ-8以及由Ⅱ-Ⅰ-8 F2分离形成的8-1(F3-F6)为材料,利用小麦叶绿体基因组的微卫星(Microsatellite)特异引物及随机扩增多态性DNA(RAPD)引物进行分析.结果表明,杂种株系的叶绿体基因组组成一致,均以小麦叶绿体基因组为主,仅在rpl14和rpl16基因的间隔序列中检测到双亲的特征带,表明有高冰草的叶绿体DNA在杂种中存在,并稳定遗传至第六代.RAPD分析表明,不同杂种株系中存在不同的高冰草核DNA片段,核基因组在传代中基本稳定.     

植物体细胞杂种的遗传特征

综述了植物体细胞杂种的遗传研究。对于核基因的遗传，植物体细胞杂种有核对称杂种和核不对称杂种，双亲染色体数目、稳定性和性状在杂种中存在很大差异。在细胞质基因遗传中，双亲叶绿体基因组在杂种中发生随机分离和非随机分离，很少发生基因重组；双亲线粒体基因组在杂种中发生非随机分离或同时发生基因重组，重组线粒体基因组对杂种生长发育有很大影响。     

黑麦属种间叶绿体DNA的变异性和种系发生的关系

为了获得有关黑麦属种间关系、黑麦属与小麦属和山羊草属种系发牛关系的新资料,应用Ban HI等8种限制性核酸内切酶酶解黑麦属5个种的叶绿体DNA,进行琼脂糖凝胶电泳,分析其酶解图谱。结果表明,黑麦属种叶绿体基因组的大小与小麦属和山羊草属的叶绿体基因组非常相似。根据黑麦属5个种遗传距离的估算,并与小麦属和山羊草属已知叶绿体基因组间所观察到的遗传距离相比,黑麦属叶绿体基因组的分化很少;这些资料进一步证实黑麦属的近代起源;并表明黑麦属、小麦属和山羊草属间的亲缘关系是非常密切的。     

红麻UG93细胞质雄性不育系、保持系及恢复系间的遗传多样性分析

利用8条核基因组ISSR引物和7对叶绿体基因组SSR引物(cpSSR),对9对红麻UG93细胞质雄性不育系/保持系及5个恢复系的细胞核、细胞质遗传多样性进行分析.结果表明:各材料的核基因组遗传相似系数在0.333～1.000之间,其中保持系间、保持系和恢复系间、恢复系间的平均相似系数分别为0.583、0.689和0.8...