擬南芥葉綠素熒光衰減基因定位克隆與功能初探.pdf

1、植物的衰老是被植物內部諸多因素所控制，并與所受外部因素影響相結合的一種漸行性衰退過程。衰老機制的探索，可以提高景觀植物的觀賞價值和作物的產量品質，對保護瀕危物種和有文物價值的名木古樹也有一定的作用，所以說，衰老機制的研究，不僅具有重要的發(fā)育生物學意義，而且具有一定的社會和經濟效益。葉是主要的光合器官，積累有大量的營養(yǎng)，對光合階段積累的營養(yǎng)物質選擇再利用，對植物的健康至關重要。衰老葉片的細胞結構改變中顯著特點就是細胞內細胞器的瓦解，最早的

2、結構變化是葉綠體中基粒結構及含量的改變。葉綠素熒光是葉綠素分子從激發(fā)態(tài)變回基態(tài)過程中釋放的熒光。葉綠體中基粒結構和含量的改變或者任何光合作用的異常，都會造成葉綠素熒光參數(shù)的改變。由于衰老葉片中最早的結構改變出現(xiàn)在基粒，所以，以葉綠素熒光參數(shù)為指標，可以篩選潛在的衰老相關突變體。
　　本研究通過EMS化學誘變擬南芥Col-0的野生型，構建足夠量的突變體庫，將突變體正常培養(yǎng)，在萌發(fā)10 d和25 d的時候，通過葉綠素熒光快速成像系統(tǒng)對

3、突變體進行檢測，篩選得到葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm有異常的突變體。本實驗以其中一株葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm衰減且可以穩(wěn)定遺傳的突變體E61為實驗材料，經兩輪的“回交--自交--篩選”，獲得背景純凈的突變體 E61，后續(xù)遺傳分析確定E61突變體為單基因隱形突變，運用定位克隆技術定位該突變基因在一號染色體下游SSLP分子標記T9L24附近，通過DNA測序得到了該突變基因為AT1G73470，該基因的413位堿基由G誘變?yōu)锳，編碼的氨基酸由精氨

4、酸(CGC)變?yōu)榱私M氨酸(CAC)。成功克隆該突變基因以后，構建該基因的回補、超表達、組織定位及亞細胞定位載體，通過農桿菌花序浸染獲得相應的擬南芥轉基因植株。經過回補實驗進行驗證，發(fā)現(xiàn)突變體的葉綠素熒光參數(shù)Fv/Fm衰減的表型，確實是由AT1G73470基因的突變造成的。通過GUS染料對材料進行組織定位，結果表明，該基因在擬南芥生長期的葉片中進行表達，在根、花以及衰老的葉片中均無表達。構建的目的基因與GFP融合表達載體，通過瞬轉，轉入擬

5、南芥葉肉細胞的原生質體中，通過激光共聚焦電子顯微鏡觀察，可見目的蛋白和GFP的融合蛋白以散點狀均勻分布在葉肉細胞內；用線粒體黃色熒光染料對上述原生質體進行染色，發(fā)現(xiàn)目的基因的綠色熒光與線粒體的黃色熒光并未重合，該基因并非在線粒體上表達，具體的亞細胞定位還需進一步確定。在生理生化方面，發(fā)現(xiàn)E61種子的萌發(fā)對ABA具有一定的耐受性，E61的長勢較WT緩慢，花期、衰老都遲于WT，生長周期長于WT；E61的葉綠素含量高于WT，可溶性糖略低于WT