植物中参与活性氧调控的基因网络

植物体内活性氧（reactive oxygen species,ROS）是氧化还原反应的必然副产物,具极高的活性和毒性,从而对细胞产生毒害。同时,活性氧作为信号分子对很多生理过程诸如植物生长发育、细胞程序化死亡及生物和非生物胁迫应答起调控作用。植物中ROS双重作用的协调机制目前尚不明确,确定的是细胞中ROS维持于稳定水平需要精细的调节。拟南芥中至少包括152个基因组成的网络参与ROS的调控,该网络具高度的灵活性和互补性。本文综述了ROS网络中鉴定的一些关键基因及细胞学定位和协同作用,ROS信号转导,尤其是叶绿体中ROS信号的调控。     

叶绿体基因组进化的速率和方式

叶绿体是植物细胞重要的细胞器,叶绿体基因组被广泛用于系统进化的研究。对叶绿体基因组进化的速度和方式进行了介绍,并对造成其特异的点突变的原因进行了一定的分析。     

拟南芥未知功能基因At4g22890编码蛋白的叶绿体定位

蛋白质的亚细胞定位信息对于深入了解该蛋白质的功能具有重要意义。本文对一个预测的拟南芥叶绿体未知功能基因At4g22890编码蛋白进行了叶绿体定位研究。我们克隆了该基因5′端长208bp的DNA片段,与绿色荧光蛋白(GFP)基因构建重组表达载体pMON530-cTP-GFP,经农杆菌介导转化拟南芥。转基因植株经激光共聚焦显微镜观察,GFP荧光仅在叶绿体中观察到,表明所克隆的DNA序列编码的多肽能够将At4g22890编码蛋白质引导进入叶绿体,由此推测该蛋白质为叶绿体蛋白质。     

叶绿体——疫苗生产新工厂

以叶绿体为受体的叶绿体基因工程技术已经在工农业及医药生物技术领域发挥了重要作用。利用叶绿体为基因转移受体的叶绿体基因工程技术来生产疫苗是目前人们关注的焦点。现着重在叶绿体作为遗传工程受体的特点、叶绿体基因工程的研究进展,它在疫苗生产中的应用及发展前景等方面进行综述。     

木立芦荟不同叶龄叶的解剖学和组织化学及其植物化学研究

应用植物解剖学、组织化学、荧光显微观察与植物化学技术相结合,研究了木立芦荟不同叶龄叶的解剖结构、叶绿素和类胡萝卜的含量、芦荟素的含量及其合成和贮藏结构的特点。结果表明:芦荟素由同化薄壁组织产生,叶绿体的基质为其合成场所。芦荟素细胞可能是芦荟素早期贮存的场所,随着芦荟素细胞的逐渐萎缩老化,维管束鞘细胞成为贮藏芦荟素的代替场所。同一植株的叶随着叶龄的增长,维管束的密度降低,芦荟素细胞占维管束横切面的百分比减小,同化薄壁组织细胞中的叶绿体逐步衰老、解体,芦荟素含量逐渐降低,但不同叶龄叶中叶绿体色素的含量与芦荟素含量间没有明显的相关性。     

基于叶绿体微卫星研究鄂报春谱系遗传结构

鄂报春Primula obconica作为一种广泛栽培的园艺植物,其野生居群的遗传多样性及遗传结构的研究还少见报道。本文通过叶绿体微卫星分析了17个鄂报春野生居群(共278个个体),共发现4个多态性位点(16个等位基因),得到14个单倍型。结果表明鄂报春具有很高的总基因多样性(HT=0.971)和极低的居群内基因多样性(HS=0.028);分子方差分析(AMOVA)显示98%的变异存在于居群间。这些结果说明早期的生境片断化及有限的种子传播能力是造成当前遗传结构的重要原因。Nst值显著大于Gst值,表明关系相近的单倍型会出现在相同的地区内,同时最小生成树(MST)的分析结果证实了这样的结论。我们在最小生成树的两个组中推断出一些古老单倍型,并推测在冰期时湖北和我国的西南地区可能是该物种的避难所。     

外源γ-氨基丁酸调控甜瓜叶绿体活性氧代谢应对短期盐碱胁迫

以甜瓜品种‘金辉1号’为试材,采用深液流水培法,研究外源γ 氨基丁酸(GABA)对短期盐碱胁迫下甜瓜幼苗叶绿体活性氧代谢的调控作用.结果表明: 盐碱胁迫显著提高了甜瓜叶绿体内光合色素、丙二醛(MDA)和过氧化氢(H₂O₂)含量及超氧阴离子(O^-_·2)产生速率;增加抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)等抗氧化物质含量;明显抑制H⁺-ATP酶(H⁺-ATPase)和H⁺ 焦磷酸酶(H⁺-PPiase)活性.外源叶面喷施GABA有效抑制了盐碱胁迫引起的叶绿体内O^-_·2、H₂O₂和MDA的积累,缓解了光合色素增加的趋势;显著提高SOD和AsA GSH循环各个酶的活性,增加了AsA和GSH库,降低了AsA/DHA和GSH/GSSH比值,增强了H⁺-ATPase和H⁺-PPiase 活性.表明外源GABA能加快叶绿体内活性氧代谢,促进AsA-GSH循环的运转,维持细胞膜的渗透性,进而缓解了盐碱胁迫引起的氧化伤害.     

药用植物华重楼(黑药花科)叶绿体全基因组研究

为探究华重楼(Paris polyphylla var. chinensis)的叶绿体基因组特征,利用叶绿体系统发育基因组学方法,对华重楼与其它百合目植物的叶绿体全基因组进行了比较。结果表明,华重楼的叶绿体全基因组长158307 bp,由4个区组成,包括2个反向重复区(IRA和IRB,27473 bp)、1个小单拷贝区(SSC,18175 bp)和1个大单拷贝区(LSC,85187 bp)。其叶绿体基因组有115个基因,包括81个编码蛋白质基因、30个转运RNA基因和4 个核糖体RNA基因。11种百合目植物的叶绿体全基因组的基因组成和基因顺序相似。华重楼的cemA基因是假基因,其起始密码子后有多聚核苷酸poly(A)及CA双核苷酸重复序列,编码序列中出现多个终止密码子, 且与北重楼(Paris verticillata)的cemA编码序列中的终止密码子位置不同。因此,华重楼叶绿体基因组比较保守;cemA结构及假基因化现象可能具有重要的进化与系统发育信息,其编码序列中的终止密码子可以区分华重楼和北重楼。     

含有Rubisco小亚基启动子和转运肽序列的通路克隆入门载体的构建和应用

Gateway(通路克隆)技术是最近开发出来的一种分子克隆技术,其特点是操作简单、省时高效,已经成功应用于很多基因表达载体的构建.然而,现有的通路克隆植物表达载体不包含任何将表达蛋白定位到叶绿体中的序列.将通路克隆入门质粒载体pENTR-2B的XmnⅠ位点改造成HindⅢ位点,产生入门载体pENTR*-2B,然后将番茄1,5二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)小亚基3C的启动子(PrbcS)及其转运肽序列(*T)和绿色荧光蛋白(GFP)报告基因亚克隆到pENTR*-2B中,构建通路克隆入门载体pENTR*-PrbcS-*T-GFP.实验结果证实,用pENTR*-PrbcS-*T-GFP和通路克隆的植物表达载体进行LR反应,构建GFP的光诱导型植物表达载体,可以成功地将表达的GFP定位到转基因植物的叶绿体中.利用β-葡糖苷酸酶(GUS)报告基因替代该入门载体中的GFP基因做试验也得到相似的结果.这说明用目的基因替换该入门载体中的GFP可以构建目的基因的入门载体,然后用通路克隆技术可以快速构建其光诱导型植物表达载体,将表达的目的蛋白定位到转基因植物或组织细胞的叶绿体中.