水稻白化突變體albl和alblhc2的光合特性和基因克隆.pdf

1、葉綠體是高等植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所,其正常發(fā)育依賴于細(xì)胞核基因和葉綠體基因的協(xié)調(diào)表達(dá),這些基因的突變將導(dǎo)致葉綠體發(fā)育的缺陷及光合特性的改變。在我們的工作中,分別對(duì)兩個(gè)水稻白化突變體albl和alblhc2的光合特性進(jìn)行了研究,并對(duì)突變基因進(jìn)行了圖位克隆和功能分析,結(jié)果如下：
　　 ⑴水稻白化突變體albl的基因定位和功能研究。通過(guò)X-射線誘變,我們獲得了一例水稻白化突變體albl,該突變體在幼苗時(shí)期表現(xiàn)為第一片完全葉白化,不完全

2、葉為淺綠色,一個(gè)月左右葉片全部白化并死亡。遺傳學(xué)分析表明,該白化性狀由一個(gè)單核基因隱性突變所致。葉綠素?zé)晒夥治霰砻?正常條件下在人工氣候室中生長(zhǎng)2周的突變體幼苗PSⅡ和PSⅠ活性明顯降低。葉綠體超微結(jié)構(gòu)顯示突變體淺綠色部分葉綠體中有排列無(wú)序的類囊體膜結(jié)構(gòu),白化葉片葉綠體基質(zhì)中幾乎不存在類囊體膜。通過(guò)藍(lán)綠溫和膠電泳分離光合色素復(fù)合體,結(jié)果顯示突變體albl中各蛋白.色素復(fù)合體積累都有明顯下降。類囊體膜蛋白免疫印跡分析顯示,突變體中由葉綠體

3、基因編碼的光合系統(tǒng)核心蛋白都有顯著減少。利用InDel分子標(biāo)記,我們運(yùn)用圖位克隆技術(shù),分離得到基因ALBL。測(cè)序發(fā)現(xiàn)突變體中albl基因缺失5個(gè)堿基CCATG,其中ATG為該基因編碼序列中的起始密碼子,堿基突變導(dǎo)致該基因不能正常編碼目的蛋白。通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的基因組DNA遺傳互補(bǔ)實(shí)驗(yàn),純合突變體植株恢復(fù)到了正常表型。我們將基因命名為ALBL(ALBINO LETHALITY),分析發(fā)現(xiàn)該基因編碼一個(gè)定位于葉綠體的DYW型PPR蛋白,序列分

4、析表明該蛋白含有11個(gè)PPR結(jié)構(gòu)域、1個(gè)E結(jié)構(gòu)域、1個(gè)E+結(jié)構(gòu)域和1個(gè)DYW結(jié)構(gòu)域。通過(guò)免疫沉淀方法,我們獲得4個(gè)與ALBL相互作用的候選葉綠體蛋白,酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)其中一個(gè)由Os03g0214900基因編碼的蛋白SRI能夠與該P(yáng)PR蛋白相互作用。兩者間具體的作用位點(diǎn)以及相互作用機(jī)制相關(guān)研究在繼續(xù)進(jìn)行中。
　　 ⑵水稻白化突變體alblhc2光合特性和基因定位。通過(guò)60Coγ-射線誘變,我們獲得的一例水稻白化突變體alblhc

5、2,該突變體在幼苗時(shí)期不完全葉為綠色,完全葉大部分為白色,葉片逐漸全部白化,直至一個(gè)月左右死亡。遺傳學(xué)分析表明,該性狀由一個(gè)隱性單核基因控制。該突變體中LHCⅡ三體發(fā)生了明顯降解,PSⅡ核心蛋白及色素蛋白明顯減少,最大光化學(xué)效率降低,電子傳遞嚴(yán)重受阻,葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fo顯著升高。利用InDel分子標(biāo)記,將該基因定位在第4號(hào)染色體上標(biāo)記Os40719和Os408之間大約1,535 kb范圍內(nèi)。這些結(jié)果為最終克隆和研究該基因在水稻葉綠體發(fā)育