细菌rpoD基因在烟草植物叶绿体中表达的研究

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细菌rpoD基因在烟草植物叶绿体中表达的研究

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中文摘要：分子生物学的实验进一步表明叶绿体psbA启动子可被包括sigma70因子在内的细菌RNA聚合酶全酶所识别;在叶绿体trcGFP转基因烟草植物中由细菌trc启动子驱动的绿色萤光蛋白基因(gfp)可以被叶绿体内的转录和翻译系统正确识别、转录和合成蛋白.这些证据进一步说明质体的sigma类似因子与细菌sigma70因子在功能上具有一定的可替代性.因而通过研究细菌sigma70因子在高等植物叶绿体中对质体基因表达的影响,一方面可为探索质体基因表达调控的机理提供证据,有助于叶绿体基因工程构建高效表达载体;另一方面也可从进化的角度探索叶绿体基因与细菌基因之间的相互识别.基於以上的证据,我们从大肠杆菌E.coli中克隆了rpoD基因,并在其起始密码子前连接上矮牵牛的定位于叶绿体的导太基因序列,这样在细胞中表达的sigma70融合蛋白可进入叶绿体内.经农杆菌介导的植物细胞核转化,上述基因被整合到烟草植物基因组中.Southern杂交显示在不同的转化株系中,rpoD基因插入到植物细胞核的不同位点,且插入拷贝数也不尽相同.Northern杂交进一步表明与多拷贝插入相比,单拷贝插入基因的表达量要略高.以该转基因植物为材料,我们进一步分析了rpoD基因的表达对叶绿体内源基因表达的影响:以野生型烟草作为对照,psbA基因的表达在rpoD转基因植物的绿叶和根中均未有明显的变化,而clpP的mRNA水平在根内有轻微的降低,这与拟南芥sig2突变体中观察到的结果相符.叶绿体光合作用psbA基因可能是由多个sigma类似因子调控,sigma70蛋白对psbA基因表达的影响被其高水平的mRNA所遮盖.sigma 70对光合作用基因表达的总体影响在根内可能更明显,并反馈到持家基因的表达,造成根内clpP表达的轻微降低.结合已有的研究结果,我们认为光合作用基因与持家基因的表达存在着相互反馈作用,且质体转录激酶(PTK)介导的RNA聚合酶及sigma类似因子的磷酸化可能起关键作用.这些均暗示着质体基因的表达要比原先预想的复杂得多.叶绿体trcGFP转基因烟草与rpoD转基因烟草之间的杂交正在进行之中,通过观察GFP表达水平的变化可为叶绿体和细菌转录系统之间的相互识别提供更多的信息.

作者：

刘征

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关键词：

烟草叶绿体细菌 rpoD基因 sigma类似因子

授予学位：

硕士

学科专业：

作物遗传育种

导师：

李润植

学位年度：

2004

学位授予单位：

山西农业大学

语种：

中文

中图分类号：

S5