葉綠體是光合作用過程中最重要的細胞器,它雖有自己的基因組,但需要核蛋白的導(dǎo)入為其發(fā)育提供功能和物質(zhì)基礎(chǔ)。本文研究對象是一個水稻葉色缺失突變體。突變體在葉片發(fā)育3葉期前表現(xiàn)出白化表型,光合色素含量降低,葉綠體結(jié)構(gòu)異常,發(fā)育受阻。我們用圖位克隆的方法分離到目的基因OsSIG2A,初步探究了其功能,主要研究結(jié)果如下:(1)突變體二葉期前葉色表型白化,色素含量降低,葉綠體結(jié)構(gòu)不完整,至三葉后期,葉片表型轉(zhuǎn)綠表現(xiàn)為淡綠色,接近野生型,葉綠體色素含量和結(jié)構(gòu)缺陷減小。(2)突變體白化表型是由一對隱性核基因(OsSIG2A)控制;通過圖位克隆技術(shù)將目的基因(OsSIG2A)定位在第11染色體長臂上的185 kb區(qū)間內(nèi)。通過測序比對發(fā)現(xiàn),突變基因在第二外顯子上即從ATG開始第1493處堿基C替換為T。轉(zhuǎn)基因互補驗證LOC_Os11g26160是目的基因,根據(jù)之前研究,該基因命名為OsSIG2A(Oryza sativa L.Sigma factor/δ2A)。該基因編碼質(zhì)體RNA聚合酶(PEP)δ因子,類似于細菌型δ~(70)因子,主要在葉片中表達,定位于葉綠體。(3)OsSIG2A影響了色素合成與光合作用過程中質(zhì)體RNA聚合酶PEP依賴性基因的表達。轉(zhuǎn)錄水平分析發(fā)現(xiàn),和野生型相比,二葉期前突變體中色素合成基因表達都明顯下調(diào),由PEP轉(zhuǎn)錄的質(zhì)體基因轉(zhuǎn)錄本也同步下調(diào),而部分核編碼的質(zhì)體基因的轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)。
【學(xué)位單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：S511
【部分圖文】：

第一章文獻綜述上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文2列被大小單拷貝區(qū)隔開[8]。隨著時間演變，葉綠體丟失了許多基因，但是維管植物的葉綠體仍然含有約120個基因[6]。根據(jù)基因功能可將葉綠體基因大致分為三類（表1-1）：與光合作用有關(guān)、與遺傳系統(tǒng)基因表達有關(guān)和與氨基酸等生物合成相關(guān)[14]。圖1-1水稻葉綠體基因遺傳圖譜（Hiratsukaetal.1989,KannoAetal.1993）Fig.1-1GeneticmapoftheOryzasativachloroplastgenome.圓圈外面的基因是逆時針方向轉(zhuǎn)錄，圓圈內(nèi)部基因是順時針方向轉(zhuǎn)錄，箭頭表示多順反子和單順反子轉(zhuǎn)錄。Genesshownontheoutsideofthecirclearetranscribedcounter-clockwiseandthoseontheinsideofthecirclearetranscribedclockwise.Polycistronicandmonocistronictranscriptsareshownasarrowsaroundthecircle.葉綠體基因組雖小，但根據(jù)蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，質(zhì)體中有2000～3000種蛋白，這些蛋白大部分是核基因編碼的產(chǎn)物[10,11,12]。葉綠體的生物合成和功能是由質(zhì)體和核基因編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物共同決定的，同時也離不開質(zhì)體和胞質(zhì)之間蛋

，每個區(qū)域又可以分為若干子區(qū)域[51]，區(qū)域1位于整個肽鏈的N端，是四個保守結(jié)構(gòu)域中序列保守性最低的一段，可分為區(qū)域1.1和區(qū)域1.2兩部分，具有促進DNA開放結(jié)構(gòu)形成的作用[52,53,54]；區(qū)域2包含4個保守子區(qū)域2.1～2.4，是δ因子中最保守的區(qū)域，其同樣具有穩(wěn)定開放結(jié)構(gòu)和促進轉(zhuǎn)錄起始的功能[55]；區(qū)域3可分為3.1和3.2兩個子區(qū)域，該區(qū)域具有刺激RNA合成，提高轉(zhuǎn)錄有效性的作用[56]；區(qū)域4同樣含有4.1和4.2兩個子區(qū)域，主要負責(zé)識別啟動子的-35區(qū)域，同時作為轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控因子的作用位點，具有調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的作用[57-59]。如圖1-2，區(qū)域4（子區(qū)域4.2）的羧基末端部分殘基形成一個與啟動子的-35元件連接的螺旋-轉(zhuǎn)-螺旋模體，保守區(qū)2和3的殘基協(xié)同作用以介導(dǎo)-10區(qū)的識別和DNA的解鏈，子區(qū)域2.3和2.4與-10元件密切相關(guān)。圖1-2細菌型δ70因子結(jié)構(gòu)特征示意圖[46]Fig.1-2StructuralcharacteristicsofE.coliδ70.1.5.2δ因子的類別及功能作用δ因子的主要功能是作為質(zhì)體編碼RNA聚合酶的一部分，通過識別不同的啟動子來起始轉(zhuǎn)錄。植物葉綠體中具有幾種δ因子，其功能由于植物物種的不同也存在著差異。到目前為止，已經(jīng)在模式植物擬南芥中描述鑒定了6個δ因子（SIG1-6），根據(jù)相關(guān)研究每個δ因子在葉綠體轉(zhuǎn)錄過程中的主要功能作用

上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章結(jié)果與分析25第三章結(jié)果與分析3.1突變體表型分析突變體在二葉期前（第1，2葉）葉片白化（圖3-1A），之后長出第3葉也初始白化，接著第1、2葉先轉(zhuǎn)綠，隨后第3葉也開始轉(zhuǎn)綠，到三葉后期，整個葉片表現(xiàn)為綠色，與野生型“嘉花1號”相比顏色澤稍淺，但第4葉以后與野生型一致成正常綠色。葉片色素提取測定表明，與野生型相比，二葉期突變體中葉綠素a，b，類胡蘿素含量降低均非常明顯，而三葉期兩者差異減小，色素含量也得到了提升（圖3-1B，C）。圖3-1突變體表型與光和色素含量Fig.3-1Phenotypicandphotosyntheticpigmentcontentcomparisonbetweenthethemutantandwild-type(WT)A.突變體與野生型在播下初期（a）、二葉（b）、三葉（c）和三葉后期（d）的表型，（c）
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本文編號：2880255