高等植物叶绿体基因工程

叶绿体基因工程作为一项新技术具有一系列传统核基因工程所不具备的优点,在基础性及应用性研究中极具吸引力,已经成功应用于了解质体基因组,调控植物代谢系统,农作物抗旱、抗虫、抗病、抗除草剂及以植物为生物反应器生产抗体、疫苗等方面的研究。本文主要介绍叶绿体基因工程的原理、操作体系及其在高等植物中的应用。     

高等植物叶绿体基因工程

叶绿体基因工程作为一项新技术具有一系列传统核基因工程所不具备的优点,在基础性及应用性研究中极具吸引力,已经成功应用于了解质体基因组,调控植物代谢系统,农作物抗旱、抗虫、抗病、抗除草剂及以植物为生物反应器生产抗体、疫苗等方面的研究.本文主要介绍叶绿体基因工程的原理、操作体系及其在高等植物中的应用.     

第十五讲 植物生物膜物相变化和膜结构功能

生物和非生物的化学反应过程的差别,在于它们的反应是有序的还是无序的。植物的光合作用和呼吸作用,都有复杂的反应步骤,它们的反应步骤都是按一定顺序进行的,是有条不紊的。在非生物系统中,在一个混合物溶液内许多反应同时进行,各反应间是无序的。生物体为了进行有序的反     

高等植物叶绿体的启动子

本文收集了迄今发表的六十种高等植物叶绿体启动子序列,并将它们与原核生物系统的启动子序列作了比较。现有的事实表明,结构确定的叶绿体启动子,大多数情况下具有起始叶绿体基因表达的功能。     

高等植物的叶绿体遗传

高等植物的叶绿体遗传,大致经历了两个时期。 早期的叶绿体遗传研究,是同细胞质遗传研究混在一 起的。1909年发表了两篇有关这一问题的报道。一篇 是Correus关于紫茉莉(Mirabilis）的工作^[16],另一 篇是Baur关于天竺葵(Pelargonium）的工作^[3]。在 紫茉莉中,Correns发现在白色突变体同正常野生型 杂交中,无论正反交,后代均表现为严格的母本遗传, 父本的花粉对于后代质体的发育不起任何作用。但 是,与此不同,Baur在天竺葵的工作中则观察到另一 种现象,白色突变体同正常野生型杂交后,后代除表现 两亲本的颜色以外,还出现花斑色性状,但花斑性同亲 本类型的比例,正反交之间有很大的不同,表现为明显 的非孟德尔遗传。这一现象,以后又被lmai[^[28],所证 实。几年以前,Tilney-Bassett[0”又仔细重复了这个 试验。     

高等植物叶绿体RNA编辑研究进展

RNA编辑普遍存在于陆生植物中,在高等植物叶绿体中以C→U的替换为主,可能是叶绿体产生功能蛋白的重要方式。近年来,使用体外分析、叶绿体转化和紫外交联等技术,使叶绿体RNA编辑机制的研究取得较大进展。本文对这些新的进展进行了概述,并对高等植物叶绿体RNA编辑研究中有待解决的问题进行了展望。     

高等植物叶绿体的遗传转化

利用不同方法在两个大不相同的实验室里首次获得了高等植物细胞器的遗传转化.MaxPlanck细胞生物学研究所和Heidelberg大学的G.Weber及同事利用一紫外线激光微束把外源DNA组合到油菜叶绿体中.他们将携带敌菌灵抗性基因并用荧光染料标记的DNA注入油菜细胞的胞质中.然后用3毫微秒氮激光微束(接入一倒置显微镜的光径里)脉冲击穿细胞内的叶绿体.通过处理叶绿体的荧光性以及敌菌灵抗性在油菜细胞中的瞬时表达证实了DNA的摄取.处理细胞存活并再生成株.但是,在再生株里并未发现引入基因的表达.他们成功     

高等植物叶绿体基因组的转化

介绍了高等植物叶绿体基因组转化技术的原理和优点,外源基因导入叶绿体基因组的方法,外源基因与叶绿体基因组的整合及其表达,常用的叶绿体基因组转化的筛选标记基因及其去除的研究进展.     

第十六讲 高等植物的离子运转

一、引言二、离体根的吸收三、离子在根部的运转四、离子从根到地上部的运转五、整株植物体内离子含量的调节六、细胞膜与离子运转一、引言植物生态学家估计,在地球陆上生长的植物,一年产生的干物质大约为100亿公     

重金属离子对高等植物光合膜结构与功能的影响

由于现代工业的迅速发展,重金属离子对土壤和水质的污染日趋严重,它们作为一种逆境因子胁迫着植物的各种生理过程,而光合作用比呼吸作用对重金属离子具有更高的敏感性。近年来已报道了一些关于重金属离子对高等植物光合膜结构和功能发生影响的工作。本文现对这方面的研究近况作一简要叙述,并着重讨论重金属离子对光系统Ⅱ的抑制作用。     

高等植物叶绿体基因组转化的应用

叶绿体基因组转化技术由于其独特的优越性,现已成为植物基因工程的研究热点。本文简单介绍了叶绿体基因组转化技术的原理和方法;并重点综述了该技术在基础研究和实践中的应用。这些应用主要包括利用叶绿体基因组转化技术进行Rubisco的组装,叶绿体基因结构、转录、翻译和RNA编辑等研究;利用叶绿体作为生物反应器生产人生长激素、霍乱毒素抗体、聚羟基丁酸脂和生物弹性蛋白等;获得抗虫、抗病、抗除草剂和耐旱的转基因植物;以及降低转基因植物的外源基因扩散等。     

高等植物叶绿体表达重组蛋白研究进展

近年来,基因工程技术发展迅速,许多重组蛋白得以表达。其中利用植物生物反应器表达特异药物蛋白为人类一些重要疾病的预防和治疗提供了新途径。植物叶绿体遗传转化和表达系统成为目前植物生物反应器的研究热点。因结构和遗传上的特殊性,高等植物叶绿体在重组蛋白表达方面具有独特优势,外源基因表达量高、定点整合,而且叶绿体母系遗传特性保证了生物安全性。很多重要药用蛋白质在植物叶绿体中表达成功。烟草作为高等植物叶绿体转化模式植物,在疫苗抗原、抗体等药物蛋白和其他重要重组蛋白表达方面取得显著进展。高等植物叶绿体遗传转化也为叶绿体基因的表达和调控机制的研究提供新的技术和方法。文中从叶绿体遗传转化原理、载体构建、重组蛋白和重要药物蛋白在叶绿体中的表达以及重组蛋白表达对植物代谢和性状影响等多个角度,对高等植物叶绿体遗传转化体系研究的新进展进行了综述,以期为叶绿体表达平台的开发和重要药用蛋白质的表达提供新思路。     

高等植物叶绿体和线粒体免疫亲近性的研究

以火箭免疫电泳分析表明:大豆叶绿体抗体与大豆线粒体有免疫交叉反应,同时大豆线粒体抗体与大豆叶绿体也有免疫交叉反应,但是大豆线粒体的抗体与鼠肝线粒体之间无免疫交叉反应。这说明高等植物线粒体对叶绿体比之对动物线粒体在免疫特性上有更大的亲近性,亦即高等植物线粒体和高等植物的叶绿体有更大的同源性。经火箭免疫电泳、交叉免疫电泳和线状免疫电泳进一步分析表明:菠菜偶联因子抗体(AbCF_1)和大豆线粒体、大豆叶绿体间,大豆线粒体抗体与CF_1和大豆叶绿体之间,以及大豆叶绿体的抗体(AbC)与CF_1和大豆线粒体间有免疫交叉反应,说明两种换能器之间有免疫亲近性,并分别与CF_1存在免疫亲近性。这揭示两种换能器免疫亲近性的表现是由于存在共同物质基础所致,这内在共同物质基础是偶联因子。这个结果有力地支持高等植物叶绿体和线粒体在结构和功能上以及发生上存在同源性的观点,在理论上也为两种换能器的起源和演化上存在同源性提供了一些依据。     

高等植物叶绿体和线粒体免疫亲近性的研究

以火箭免疫电泳分析表明：大豆叶绿体抗体与大豆线粒体有免疫交叉反应,同时大豆线粒体抗体与大豆叶绿体也有免疫交叉反应,但是大豆线粒体的抗体与鼠肝线粒体之间无免疫交叉反应。这说明高等植物线粒体对叶绿体比之对动物线粒体在免疫特性上有更大的亲近性;亦即高等植物线粒体和高等植物的叶绿体有更大的同源性。经火箭免疫电泳,交叉免疫电泳和线状免疫电泳进一步分析表明：菠菜偶联因子抗体和大豆线粒体,大豆叶绿体间,大豆线粒     

高等植物叶绿体ATP合酶ε亚基的结构与功能

ε亚基是叶绿体ATP合酶最小的一个亚基,有阻塞ATP合酶的质子通道和抑制其水解ATP活力的两种功能。用定点突变和缺失等分子生物学方法对ε亚基的结构功能进行了研究,结果表明：ε亚基42位上的苏氨酸(Thr42)对维持其结构和功能都很重要。与大肠杆菌ATP合酶相比,叶绿体ATP合酶ε亚基C端和N端的氨基酸残基缺失对其结构功能的影响更为敏感。     

以蛋白酶作为结构修饰剂的叶绿体膜结构和功能的分析

(1)用胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶消化菠菜叶绿体,酶消化对 DCIP 和 Fecy 光还原的影响基本相似,但对偶联因子消化的特性不同。在低酶浓度下,胰蛋白酶对叶绿体 DCIP 光还原有明显的解联作用,而胰凝乳蛋白酶却无这种作用。(2)从蛋白酶消化叶绿体 DCIP 和 Fecy 光还原活性的变化,以及 PSII 人工电子供体能恢复 CCCP 抑制作用的实验结果,证明胰蛋白酶钝化 PSII 氧化侧和还原侧电子传递的有关部位,还可能使 PSII 作用中心部分受损。(3)解联剂的实验证明,PSII 可能存在着精细的结构。文中提出 PSII 膜外侧与 PSII 氧化侧之间可能存在着类似于“转能器”中“沟”组织的假设。     

高等植物叶绿体ATP合酶ε亚基的结构与功能

ε亚基是叶绿体ATP合酶最小的一个亚基,有阻塞ATP合酶的质子通道和抑制其水解ATP活力的两种功能.用定点突变和缺失等分子生物学方法对ε亚基的结构功能进行了研究,结果表明:ε亚基42位上的苏氨酸(Thr42)对维持其结构和功能都很重要.与大肠杆菌ATP合酶相比,叶绿体ATP合酶ε亚基C端和N端的氨基酸残基缺失对其结构功能的影响更为敏感.     

高等植物的叶绿体转化系统及研究进展

在高等植物的细胞中 ,细胞核、叶绿体和线粒体都含有ＤＮＡ ,它们构成了既相对独立又相互联系的遗传系统。以细胞核为外源基因受体的植物基因工程已被广泛地应用于重要农作物的改良。但核基因转化仍存在一系列难以解决的问题 ,如细胞核基因组大、背景复杂 ;外源基因的表达效率低 ,后代不稳定 ;环境安全难以保证等。为克服核基因转化存在的不足 ,1 988年 ,Ｂｏｙｎｔｏｎ等[1] 以衣藻为材料用基因枪进行外源基因对叶绿体的转化 ,首次证实了叶绿体转化的可行性。这项工作使人们意识到植物的叶绿体不仅是光合作用的重要场所 ,也可以作为植物基…