拟南芥高叶绿素荧光突变体的筛选及PPT1基因功能研究

论文摘要

光合作用是植物利用太阳能将水和二氧化碳转变为有机化合物并放出氧气的过程。在高等植物中，光合作用的光能吸收、传递和能量转化过程是在具有一定分子排列及空间构象的色素蛋白复合体及相关的电子载体中完成的。当光合电子传递受阻，所吸收的光能不能有效传递转变成化学能，就以热能：红色荧光的形式散发。我们应用叶绿素荧光成像系统和PAM 2000可调荧光仪，在由pSKI015 T-DNA转化的拟南芥突变库中，筛选与光合作用相关的高叶绿素荧光突变体。 本文对其中一个高叶绿素荧光突变体进行功能刻画：基因克隆和RT-PCR验证表明突变基因是ATPPT1（at5g33320），基因突变造成编码蛋白磷酸烯醇式丙酮酸／磷酸盐转运蛋白PPT功能缺失。PPT蛋白定位于叶绿体内膜，属于磷酸盐转运蛋白家族成员，其主要功能是将磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）转运到质体内，通过莽草酸途径完成一些重要的初级、次级代谢产物合成。拟南芥ppt1突变体具有网络状叶片的表型，组织学及细胞显微学实验表明拟南芥ppt1突变体栅栏组织细胞发育不良，叶肉细胞中叶绿体个体小。ppt1突变体萌发后需要外加糖源生长真叶说明PPT1蛋白在植株建立光合自养生长的起始阶段具有重要功能。 通过比较不同叶龄叶片光合作用状况，发现光系统Ⅱ最大光化学效率Fv／Fm比值在突变体植株同一莲座中40天叶龄的叶片较20天叶龄的叶片低。荧光衰减动力学反应从QA-到QB的电子传递速率，在突变体中40天叶龄叶片电子受体侧受到的影响大于20天叶龄的叶片，表明随叶龄增加，还原侧电子传递受阻加大。P700氧化还原动力学分析表明在突变体植株中随叶龄增加，叶片光系统Ⅰ含量下降。 用光合蛋白抗体进行的免疫印记分析表明在40天叶龄的叶片中类囊体膜蛋白的累积量明显低于20天叶龄的叶片。此变化同光系统光化学特性的降低相一致，表明PPT蛋白对维持光系统的活性有一定作用。质体和核基因编码的叶

论文目录

• Abbreviation（缩写词表）
• 中文摘要
• Abstract（英文摘要）
• 第一章 前言
• 一、光合作用功能调控的研究进展
• 1、光合作用与功能基因组学研究
• 2、突变体的产生和筛选
• 3、光合突变体的研究
• 二、PPT蛋白研究进展
• 1、质体内膜上的代谢转运蛋白
• 2、PPT蛋白功能研究现状
• 3、PPT基因分离和突变体研究
• 三、本文的研究目的
• 第二章 材料方法
• 一、实验材料
• 二、实验方法
• 第三章 结果
• 一、突变体筛选结果
• 1、突变体的筛选及分类
• 2、突变体基因克隆
• 3、突变体筛选总结
• 二、ppt1突变体刻画及基因功能研究
• 1、ppt1突变体的鉴定与基因克隆结果
• 2、PPT1基因结构生物信息学分析
• 3、Southern分析
• 4、突变体中ATPPT1基因的表达
• 5、突变体的表型与生长量分析
• 6、叶片组织显微结构及叶绿体超微结构分析
• 7、类囊体复合物分析
• 8、叶绿素荧光动力学参数变化分析
• 9、77K荧光分析
• 10、P700氧化还原动力学分析
• 11、荧光衰减动力学分析
• 12、光抑制和光恢复分析
• 13、类囊体膜蛋白的免疫印迹分析
• 14、光系统基因的Northern印迹分析
• 15、生理代谢参数测定比较
• 第四章 讨论
• 一、PPT1基因突变对植株光合功能的影响
• 1、对色素含量及叶绿体结构的影响
• 2、对光合功能的影响
• 3、对糖代谢的影响
• 二、PPT1基因参与对叶片衰老过程的调控
• 参考文献
• 致谢