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,     

叶绿体基因组的结构及叶绿体基因

七十年代以来,随着分子生物学的迅速发展,人们对生命活动过程的认识能力有了很大的飞跃。已经开始从分子水平,或者说从基因,基因表达,基因调控的水平去探索各种生命活动过程的分子机制。从植物生理领域来说,人们已经开始探索或已有一定程度的研究与光合作用,生长发育,细胞分化,生物固氮,抗性,激素等有关的基因和基因表达。可以预计在近几十年内植物分子生物学的研究     

叶绿体的形态、结构和发育

为了证实高等植物的光合过程是不是在叶绿体里进行的,人们把叶绿体从绿色细胞中分离出来,然后把这些离体的叶绿体放在必需的制剂里,在光照下,看到这些离体的叶绿体确是可以同化二氧化碳为碳水化合物,而且它的光合能力也接近于完整叶片的。这就证实叶绿体是高等植物光合作用的完整单位,也就是说,光合作用的整个过程是在叶绿体内进行的。如果把叶子比喻做合成有机物的绿色工厂,那么,叶绿体就是绿色工厂里的重要车间了。     

叶绿体基因组的结构研究进展

本文根据最近由两组日本科学家首次测定出来的两种植物(地钱和烟草)叶绿体基因组的完整序列,通过此较孢子植物(地钱)和被子植物(烟草)的叶绿体基因组,主要介绍叶绿体基因组中的基因表达系统、能量系统、代谢物质输运系统和RNA加工系统的基因及其研究近况。     

叶绿体结构和功能的研究——Ⅴ、完整叶绿体的光合作用的放氧

通常所称完整叶绿体,在结构上维持着被膜的完整,在功能上具有较高效率的固定二氧化碳的能力,或者具有以CO_2为底物的放氧能力。完整叶绿体的放氧涉及光合电子传递、磷酸化和碳素固定。在研究叶绿体能量转换及其调节控制的机理方面,完整叶绿体确为比较理想的实验材料。我们用葡萄糖代     

叶绿体结构和功能的研究——Ⅳ、红霉素对叶绿体能量转换的效应

研究了红霉素对叶绿体能量转换的效应,获知:10(-4)M红霉素抑制循环和非循环光合磷酸化,这种抑制是与反应底物ADP非竞争性的。在抑制ATP合成的浓度范围内,红霉素对基础电子传递的速率并无影响,但它抑制因偶联磷酸化而促进的那部分电子传递。红霉素还抑制膜上Mg~(2 )-ATP酶的活性。以上结果表明,红霉素似有光合磷酸化能量传递抑制剂的特点,它的作用部位可能接近膜上CF_2,或ATP酶的催化部位。     

叶绿体结构与功能的研究 Ⅰ.叶绿体偶联因子的互换

从菠菜、莴苣、蚕豆和大麦叶绿体提取的偶联因子,可以与同种和不同种植物叶绿体的残缺粒子重组,而部分地恢复其光合磷酸化活力。在蚕豆与菠菜的组合中,两者的偶联因子可以互换。由于所用残缺粒子具有的残余光合磷酸化活力最高只有对照的3.5%,所以外加偶联因子的作用应是直接偶联磷酸化,而不可能是活化剩余偶联因子的作用。在某些组合中,异种偶联因子恢复残缺粒子光合磷酸化活力的程度甚至高于同种的偶联因子,表现增益效应。在蚕豆和菠菜的组合中,这种增益效应是交叉的,因而不可能是由于偶联因子浓度的差异所引起。这个现象的机理尚不清楚。     

菠菜和蚕豆叶绿体CF1结构与功能的比较

比较了菠菜和蚕豆叶绿体的光合磷酸化活力以及由不同活化方法活化的叶绿体及可溶ＣＦ１的Ｍｇ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ和Ｃａ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ的活力,观测到两种叶绿体ＡＴＰａｓｅ的合成和水解ＡＴＰ的功能有明显差异。从两种叶绿体ＣＦ１的ＳＤＳ－ＰＡＧＥ图谱上可见蚕豆ＣＦ１的ε亚基分子量明显上于菠菜的,蚕豆ＣＦ１的α和β亚基间分子量的差别也比菠菜的小。     

菠菜和蚕豆叶绿体CF_1结构与功能的比较

比较了菠菜和蚕豆叶绿体的光合磷酸化活力以及由不同活化方法活化的叶绿体及可溶CF1的Mg2＋－ATPase和Ca2＋－ATPase的活力,观测到两种叶绿体ATPase的合成和水解ATP的功能有明显差异。从两种叶绿体CF1的SDS－PAGE图谱上可见蚕豆CF1的ε亚基分子量明显小于菠菜的,蚕豆CF1的α和β亚基间分子量的差别也比菠菜的小。     

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。     

葡萄叶绿体rbcL基因的结构分析

以玫瑰香葡萄（Ｖｉｔｉｓｖｉｎｉｆｅｒａ Ｌ．）为材料,克隆了含有叶绿体ｒｂｃ Ｌ基因的３．１ ｋｂ Ｂａｍ ＨⅠ片段,构建了该基因的限制性酶切图谱,测定了该基因的核苷酸序列。所测的核苷酸序列总长度为２００４ ｂｐ,其中基因的编码区为１４２８ ｂｐ,编码一个含４７５ 个氨基酸的蛋白质,其分子量约为５３ ｋＤ;测定基因的５上游含启动子的部分共３５８ ｂｐ,包括－ １０ 区（ＴＡＡＡＡＴ）、－ ３５区（ＴＴＧＣＧＣ）和ＳＤ 序列（ＧＧＡＧＧ）;基因的３下游区共２１８ ｂｐ,含有３ 个转录茎环终止结构。玫瑰香葡萄ｒｂｃ Ｌ基因编码区的核苷酸序列与烟草、矮牵牛、菠菜、苜蓿、水稻和玉米之间的同源性分别为９１．５％ 、９１．４％ 、９０．２％ 、８９．８％ 、８６．３％ 和８４．５％ ;推导出的氨基酸序列的同源性分别为９２．２％ 、９１．６％ 、９２．２％ 、９３．７％ 、９３．５％ 和９０．１％ 。     

被子植物叶绿体基因组的结构变异研究进展

叶绿体是绿色植物特有的细胞器,其基因组信息被广泛应用于植物系统发育和比较基因组学研究。目前,越来越多的物种有了叶绿体全基因组序列,人们对叶绿体基因组的结构及其变异规律有了更深入的了解。该文对近年来国内外有关被子植物叶绿体基因组插入/缺失、短片段倒位与重复、基因组结构重排以及基因丢失等结构变异式样的研究进展进行综述,并分析了叶绿体基因组结构研究中仍存在的问题以及该领域未来的发展趋势。     

叶绿体和线粒体的分离

细胞中和能量代谢有关的两个细胞器,叶绿体和线粒体的离体研究已经积累了相当丰富的资料。虽然分离叶绿体的方法已为人们所熟知,但直到近年一些研究者仍在努力使分离技术臻于完善。其中包括在分离介质中使用一些     

缺乏叶绿素的油菜突变休的叶绿体组成和结构变化

对黄化突变体Cr3529和野生型油菜（Brassica napus L.)3529叶绿体的超微结构和组成进行了比较,与野生型相比,突变体Cr3529叶片具有较少的类囊体,较少的垛叠膜区和较少的叶绿素含量,突变体的Chla/Chob比值较高,是野生型的2倍,电泳结果表明,突变体类囊体膜中LHCII和其三聚体LHCII的含量减少,SDS－PAGE分析显示,LHCII的脱辅基蛋白在突变体类囊体中明显减少,免疫印迹进一步表明,所有LHCII组分的含量仅为野生油菜的类囊体膜的1／3,突变体Cr3529的天线系统比野生型3529的小。     

高温对小麦叶绿体核糖体和叶绿体蛋白质生物合成的影响

本实验用蔗糖密度梯度离心分离小麦叶片的核糖体,用 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离叶绿体蛋白质。对在高温和常温条件下生长的小麦分析比较表明:在34℃高温下,小麦叶片能正常地形成细胞质的80S 核糖体,而影响了叶绿体的70S 核糖体的形成,从而使由叶绿体基因组控制的蛋白质的生物合成受阻。由 SDS-凝胶电泳分析表明:高温处理的小麦,其叶绿体蛋白质的电泳条带少于常温下生长的小麦。在这些消失的多肽中,主要是叶绿体基因组的翻译产物,如二磷酸核酮糖羧化酶大亚基。由于叶绿体内这些具有光合生理功能的蛋白质的合成受阻,从而导致小麦叶片光合强度的降低。     

外电场对叶绿体结构和功能的影响的研究 Ⅰ外电场对菠菜叶绿体荧光和延迟发光的影响

外加交变电场,使菠菜叶绿体荧光降低和延迟发光增强。这两个效应可被反应系统中加入光合磷酸化解联剂、短杆菌环肽(1×10~(-5)-1×10~(-6)M)去除,而不被另一个解联剂、氯化铵(2×10~(-3)M)去除。已知短杆菌环肽能够去除膜内外质子梯度和电位差,而氯化铵仅能去除质子梯度,据此推测,外电场对荧光的猝灭和增强延迟发光的效应,可能是由于外电场诱导膜内外电位的变化,使膜能化的结果。     

叶绿体结构状态与光化学活性的关系

叶绿体被膜阻碍以Fecy为受体的电子传递,而对以DCIP为受体的电子传递无妨。被膜完整度越高则P/O值也越高。类囊体膜结构的完整度高,则电子传递速率和P/O值也比膜结构受到破损时高。类囊体膜结构的完整度对保持PS Ⅱ活性是必要的,随着完整度的降低,PS Ⅱ在电子传递中所占比重相应减少。     

十字花科植物叶绿体基因组结构及变异分析

该研究比较了十字花科22个属22个物种的叶绿体基因组,以揭示十字花科叶绿体基因组的一般特征和变异特征。结果发现:(1)基因组大小为150kb左右,不同植物的叶绿体基因组之间存在1~5kb的差异,基因组大小的差异主要是大单拷贝(LSC)长度的差异引起的。(2)十字花科物种基因顺序基本一致,未检测到基因的重排和倒置事件。(3)trnY、trnG、ycf15、rps16基因在一些物种中发生丢失,petB、petD内含子序列也在个别物种内丢失。(4)基因组的4个边界相对保守,反向重复区a-大单拷贝区(IRa-LSC)边界处于rps19基因上,反向重复区a-小单拷贝区(IRa-SSC)边界在所有物种中均位于ycf1基因中,但是rps19和ycf1在边界两侧的长度具有差异,反向重复区b-小单拷贝区(IRb-SSC)边界在大部分物种中位于ycf1假基因和ndhF基因的重叠区内,而在庭荠(Alyssum desertorum)、小花南芥(Arabis alpina)2个物种中发生了改变,分别位于ycf1假基因和ndhF基因内。(5)29个蛋白编码基因长度发生变化,基因长度的变异来源于基因内含子或者编码区长度的改变,ycf1基因长度在3个物种中发生了大片段的缺失,部分基因长度的变化具有明显的系统发育信号。(6)基于叶绿体基因组数据构建的系统发育树具有较好的分辨率,各个进化分支具有较高的支持率。研究结果表明,利用叶绿体基因组数据可以为解决进化较快、系统发育分辨率低的植物类群的系统分类和系统发育关系提供更有力的证据。     

环境因子对植物叶绿体结构的影响

叶绿体是一种对环境变化敏感的细胞器,环境变化通常会直接造成叶绿体大小、位置、类囊体片层、淀粉粒数量等方面发生适应性变化.从上述几个方面综述了植物叶绿体结构时CO2 浓度、温度、光照、水分胁迫等环境因子及多因子复合作用的适应性变化,分析了该领域的研究特点及方向.