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。     

叶绿体转化体系研究进展

叶绿体转化具有表达效率高,安全性高,遗传稳定,以及多基因可以同时转化等特点。真核或原核的外源基因都能在叶绿体中进行成功表达,至少有20种植物成功的进行了叶绿体转化。叶绿体作为生物反应器具有广阔的应用前景。     

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     

完整叶绿体的快速制备及其完整率的测定

具有固定二氧化碳能力,或有以CO_2为底物放氧活力的离体叶绿体,要求具有完整被膜。失去被膜的叶绿体,由于内含酶系的流失,CO_2固定和以CO_2为底物的放氧活力也就丧失。叶绿体的被膜比较脆弱,容易在分离过程中破损,故对这种完整叶绿体制备的     

叶绿体基因工程研究进展

叶绿体是植物细胞和真核藻类执行光合作用的重要细胞器,在叶绿体中表达外源基因比在细胞核中表达具有一些独特优势。叶绿体基因工程涉及叶绿体的基因组特征、转化系统的优点、转化过程及方法等方面,叶绿体基因工程在提高植物光合效率、改良植物特性、生产生物药物及改善植物代谢途径等方面已得到应用。尽管叶绿体基因工程还存在同质化难度高、标记基因转化效率较低、宿主种类偏少等问题,但作为外源基因在高等植物中表达的良好平台其仍然具有广阔的发展和应用前景。     

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,     

濒危植物坡垒的叶绿体基因组特征及系统发育分析

了解濒危植物坡垒(Hopea hainanensis)的叶绿体基因组结构,对揭示龙脑香科植物的系统进化关系具有重要意义.本研究通过高通量测序技术对坡垒叶绿体基因组的结构特征及与其近缘种的系统进化关系进行了分析.结果 表明:坡垒叶绿体基因组具有典型被子植物叶绿体基因组的四分体结构,基因组全长151 795 bp,共注释得...     

外源基因在莱茵衣藻叶绿体中的表达

把莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)叶绿体作为生物反应器来表达外源基因具有广阔的应用前景。人们利用莱茵衣藻叶绿体表达体系已成功表达多种重组蛋白,其中包括人类药用蛋白。综述了莱茵衣藻叶绿体转化的方法、影响外源基因表达的主要因素以及外源基因在莱茵衣藻叶绿体表达研究进展。     

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。     

C_3、C_4型植物叶绿体超微结构的电镜观察

用电镜对比研究了C_3植物Serradella,C_4型玉米和C_4型水牛草的叶组织切片的超微结构。结果表明C_3型Serradella和C_4型玉米和水牛草叶绿体超微结构的区別:C_4型叶内有维管束鞘细胞和叶肉细胞,分別具有不同类型的叶绿体,其维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒结构,在叶肉细胞的叶绿体具有明显的基粒结构;C_3型叶内只有叶肉细胞和一种只有基粒结构的叶绿体。这种超微结构的不同,决定了它们在光合效率上的差异。     

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.     

植物细胞器遗传工程的曙光

众所周知,生物的性状是由其遗传物质DNA决定的。在高等植物细胞中,除细胞核外,叶绿体和线粒体中也都有各自的DNA。叶绿体是光能转换,光合作用的场所。线粒体是氧化磷酸化的场所。线粒体和叶绿体的DNA,都具有细胞内半自主独立的自我复制能力,在遗传上表现为特有的母性遗传。在植物细胞中,叶绿体和线粒体具有许多与细菌共同的特性。这就给人们一个启示:那些有用的来自原核生物的目的基因能否以具有原核性的叶绿体和线粒体DNA做为它们的遗传受体,用以进行光合作用的遗传工程,生物固氮及其它遗传转化的研究。     

在玉米线粒体基因组内的叶绿体DNA序列

目前,研究家们发现除了在核基因中具有叶绿体DNA片段外,在许多种高等植物的线粒体基因组中也具有叶绿体DNA序列。采用限制性内切酶进行研究发现,在玉米线粒体基因组内至少存在三个重要的叶绿体DNA序列:(i)1,5-二磷酸核酮糖羧化酶的大亚     

叶绿体移动现象

叶绿体是植物细胞中最重要的光能转化细胞器,叶绿体在细胞中具有一定分布区域,当植物受外界环境刺激时叶绿体会发生位移,包括回避反应、聚集反应等运动方式.近年来,以模式植物拟南芥为材料,利用正向遗传学和反向遗传学等方法,发现一些重要基因编码的蛋白控制叶绿体移动行为,其中向光素蓝光受体PHOT1和PHOT2以及肌动蛋白结合蛋白CHIP1(chloroplast unusual positioning 1)与叶绿体移动有密切关系.简要介绍目前对叶绿体移动机制的研究进展.     

一种特别形态的离体叶绿体

多年来,一些研究者注意到离休的叶绿体由于制备解质、匀浆程度和离心方法的不同,其完整性受到不同程度的影响。Hill曾对各种形态的离体叶绿体进行了归纳和命名。然而,绝大多数的研究结果表明,离体叶绿体的形态主要有完整的(Class Ⅰ)和破碎的(Class Ⅱ)两种类型。本文报导除了上述两种类型的叶绿体外,还提出了另外一种具有特别形态的离体完整叶绿体。采摘的新鲜菠菜叶子,用山梨醇、     

油菜叶绿体多顺反子定点整合表达载体的构建

根据拟南芥叶绿体基因组序列设计PCR引物,从我国甘蓝型油菜栽培品种F4叶绿体基因组中克隆了长度为1.5kb的trnI和trnA2个基因序列,核酸序列分析表明它们与拟南芥基因的同源性高达94%和99%,这两个克隆的油菜叶绿体基因组序列trnI和trnA被用于构建叶绿体定点整合表达载体。利用烟草叶绿体基因强启动子Prrn和终止子TpsbA,以及筛选标记基因aadA和目的基因HSA,构建了多顺反子表达盒Prrn-aadA-HSA-TpsbA,将表达盒置于油菜叶绿体trnI和trnA序列之间,最后构建成油菜叶绿体多顺反子定点整合表达载体pIPaHTA。酶切鉴定及序列分析证实,构建的表达载体具有预期的调控元件及结构,这为后期油菜叶绿体转化体系的建立奠定了基础。     

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。     

叶绿体转基因植物——一种新型生物反应器

叶绿体转基因植物作为生物反应器, 具有外源蛋白表达量高和环境安全性好等优点, 近年来呈现出诱人的发展前景。本文综述了叶绿体基因工程的优越性, 并重点介绍了叶绿体转基因植物作为生物反应器在生产疫苗、药用蛋白及生物可降解塑料等物质方面的最新研究进展。     

毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子特征和系统发育比较

为研究和比较毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子使用模式和系统进化关系,以完成测序的毛茛科33种植物、芍药科7种植物叶绿体基因组为材料,采用分析软件CodonW在线软件CUSP和R软件对叶绿体基因进行密码子特征分析。用MAFFT软件,MEGA软件进行系统发育分析。研究结果表明芍药科植物叶绿体基因组和毛茛科植物（耧斗菜属除外）叶绿体基因组高频密码子一致性高,具有29个高频密码子,基本偏向与于A/U结尾,但最优密码子存在差异。毛茛科和芍药科叶绿体基因组密码子偏好性的形成因素主要受自然选择的影响,且芍药科叶绿体基因组密码子偏好性受自然选择的影响大于毛茛科。基于叶绿体基因组全序列和基于叶绿体基因组CDS序列的系统进化关系表明,芍药科基于叶绿体基因组全序列和基于叶绿体基因组CDS序列的系统进化关系虽然部分不同,但都可以被划分为芍药组和牡丹组。毛茛科基于叶绿体基因组的系统进化关系不符合中国植物志分类关系,但支持把毛茛科划分为4亚科14族。系统进化分析结果也支持芍药科独立于毛茛科和毛茛目,被划分到虎耳草目,同时证明了叶绿体基因组作为超级DNA条形码的可行性。     

杂交水稻苗期叶绿体希尔反应活性研究

本文利用薄膜氧电极法,测定了五套杂交水稻组合的杂种和亲本的叶绿体破碎膜的悬浮液(以下简写作叶绿体液)和细胞匀浆液(简写作细胞液)的光下放氧活性及其亲本间的互补效应,发现具有优势的杂种其叶绿体液和细胞液的希尔反应活性都较其亲本的平均值为高,即有叶绿体希尔反应活性杂种优势表现;另外将两亲本叶绿体液或细胞液等量混合后测定,也较其亲本的平均值要高,即有互补作用表现。且细胞匀浆互补效应较叶绿体液的互补效应要明显。我们认为,叶绿体希尔反应活性的杂种优势和互补作用表现,无论是叶绿体液还是细胞液,都可以作为杂种优势预测的一个参考指标;在杂种优势机理探讨方面有一定的价值。而且应用细胞匀浆互补比用叶绿体互补稳定可靠,简便易行。