Deg2蛋白酶在拟南芥光损伤D1降解及光保护中的作用

已有研究表明叶绿体内有200种蛋白酶,然而,多数蛋白酶的作用机制尚不清楚,尤其哪些蛋白酶参与了D1蛋白周转.其中Deg2蛋白酶体外实验证明,其参与了光损伤D1蛋白的的初步剪切.为了进一步研究Deg2蛋白酶在植物体内的作用机制,我们筛选了拟南芥Deg2蛋白酶功能缺陷型突变体.在120 μmol·m-2·s-1光照生长条件下,deg2突变体与野生型的生长曲线基本一致;在进一步的高光胁迫(1 800 μmol·m-2·s-1)处理及相同的光胁迫处理条件下,无论林可霉素存在与否,突变体PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)都和野生型没有区别;利用蛋白免疫印迹实验同样证明了光损伤D1蛋白的降解速度在deg2突变体和野生型之间也没有明显区别.我们认为Deg2蛋白酶在光抑制情况下对于光损伤D1蛋白的降解以及PSⅡ的修复不是必需的.     

生长素与植物叶片衰老调控

作为植物叶片发育的最后一个阶段,叶片衰老的启动和进程由遗传程序严格控制,并受到内外源不同因子的协同调控.多种植物激素对叶片的衰老发挥重要的调控作用,目前认为乙烯、脱落酸、水杨酸、茉莉酸和油菜素甾醇等激素促进植物叶片衰老,而细胞分裂素和赤霉素则抑制植物叶片衰老.传统观念曾认为生长素对植物叶片衰老起负调节作用,但近年来越来越多的实验证据表明生长素是叶片衰老的正调节因子.本文旨在对生长素在叶片衰老调控中的功能和研究历程进行简要综述,为进一步理解植物叶片衰老调控中的激素功能奠定基础.     

拟南芥DG1参与叶绿体早期光合蛋白合成功能

拟南芥中已有466个PPR蛋白,已有研究证实许多PPR蛋白参与细胞器基因表达的转录后调节,但大部分PPR蛋白分子作用机制尚不清楚.Delayed greening 1(DG1)是定位于叶绿体中的的PPR蛋白,研究结果证实该蛋白是通过与SIG6因子相互作用降低PEP转录活性从而影响叶绿体早期发育.本研究利用拟南芥Dg1基因功能缺陷型突变体研究了DG1蛋白对光系统蛋白复合体组成及其光转化效率的影响.77K荧光发射光谱分析发现dg1突变体幼叶PSII中电子传递速度明显低于野生型,而成熟叶片与野生型基本一致;蓝绿温和胶分析结果表明:相对于野生型在dg1突变体新生叶中PSII、PS玉及其超聚复合物含量均有不同程度降低;进一步温和胶二向电泳及蛋白免疫印迹分析显示,在dg1突变体新生叶中,由叶绿体编码的光系统蛋白复合物组成亚基含量显著降低,而核编码复合物组成亚基含量与野生型相比没有明显区别.上述实验结果进一步确定了DG1蛋白是通过调控叶绿体编码基因的表达进而调节光系统复合物的生物合成与组装,最终影响拟南芥叶绿体早期发育.因此,我们认为DG1蛋白对于叶绿体发育早期光合蛋白的合成是必需的.     

SAUR72在拟南芥叶片衰老调控中的作用机制

植物激素在叶片衰老过程中起着重要的调控作用。本课题组在前期利用拟南芥cDNA文库筛选叶片衰老负调节因子SSPP互作组分的过程中,发现一个生长素响应基因家族成员SAUR72可能与SSPP发生互作。本文首先利用酵母双杂交技术对SAUR72和SSPP之间的蛋白互作进行了验证,并进一步发现SAUR72基因的表达受到衰老诱导和SSPP过表达抑制;过表达SAUR72基因不但造成拟南芥成苗叶片早衰,还能促进幼苗下胚轴和主根伸长、根系等部位pH值下降,暗示着这一生长素响应基因是拟南芥叶片衰老的正调节因子,并可能通过抑制特殊磷酸酶活性、间接促进H~+-ATPase的活性上升而发挥作用。上述研究结果的取得,为明确生长素在叶片衰老调控中的功能奠定了基础。     

拟南芥Psrp-4基因参与光合作用机制的研究

叶绿体核糖体是植物特有的细胞器之一,其主要功能是合成质体基因编码的蛋白质。已有研究表明在叶绿体核糖体内含有6个质体特有蛋白PSRP(plastid-specific ribosomal protein),分别命名为PSRP1~PSRP6。然而,这些蛋白在叶绿体蛋白合成过程以及光合作用中的作用机制研究尚处初级阶段。在本研究中,为了阐明PSRP-4蛋白在叶绿体发育过程中的作用机制,我们利用Gateway系统构建了Psrp-4基因(At2g38140)的RNAi表达载体,转化野生型拟南芥后获得了Psrp-4基因表达量明显降低的psrp-4突变体。研究结果表明:psrp-4突变体比野生型生长略微缓慢,但叶片颜色与野生型差别不大,能够进行正常的光合作用。在高光胁迫条件下,测定psrp-4突变体光合化学效率,发现与野生型差异不明显;进一步的蛋白免疫印记实验证明Psrp-4基因表达量的降低对PSⅡ反应中心D1蛋白的周转也没有明显影响。因此,推测PSRP-4蛋白可能不是叶绿体蛋白合成以及光合作用的正常进行所必需的。