拟南芥亲免蛋白FKBP17-3功能的研究

发布时间：2020-04-04 20:15

【摘要】：亲免蛋白是免疫反应抑制剂在细胞中的受体,根据结合的受体的不同,亲免蛋白分为FKBP(FK506 banding protein)类型和CYP(Cyclophilins)类型两大类。亲免蛋白在生物界中普遍存在尤以植物中含量最多,以模式植物拟南芥为例,拟南芥中总共含有52种亲免蛋白,有23个是FKBP类型,29个是CYP类型的,有17个亲免蛋白是存在于叶绿体中,叶绿体是含有的亲免蛋白最多的细胞器。根据文献报道,拟南芥叶绿体中的亲免蛋白CYP38对PSII的正确组装及稳定性维持具有重要的作用,进而影响光合作用。本论文主要是对拟南芥亲免蛋白FKBP17-3的功能进行初步探究。我们用CRISPR-Cas9基因编辑技术制备并筛选fkbp17-3的纯合突变株,在蛋白质层次上证明突变体中的FKBP17-3这一蛋白在植物体中提前终止了翻译。fkbp17-3的纯合突变株出现早花的表型,我们先将它和野生型植株回交三代,消除了一些可能的非相关突变,再将野生型的FKBP17-3转入突变体中,即通过遗传互补实验证实发现表型能够回复,说明早花表型确实由于fkbp17-3基因突变造成的。接下来我们就探究早花表型出现的原因进行了一系列的实验,同时也进一步挖掘fkbp17-3纯合突变株除了早开花的表型以外在生理生化方面还有那些表型,发现fkbp17-3纯合突变株的根对盐和蔗糖的敏感度比野生型植株弱,但fkbp17-3纯合突变株的含糖量和野生型植株的含糖量差别不是特别明显。通过亚细胞定位实验说明亲免蛋白FKBP17-3确实是定位在拟南芥叶绿体中的,所以接下来探究fkbp17-3纯合突变株是否是因为影响了光合作用而导致的早花表型。虽然突变株的叶绿素含量和野生型植株没有明显的差别,但从Blue Native聚丙酰胺凝胶电泳结果表明突变株可能稍微的影响了参与叶绿体光合作用的蛋白。用Dual-PAM-100仪器测量PSI和PSII光量子含量以及NPQ的光响应结果可以看出PSI和PSII光量子产量没有显著差别,fkbp17-3纯合突变株在光强度低于500μmol×m~(-2)×s~(-1)时NPQ低于野生型的值,说明fkbp17-3纯合突变株可能在低光强时稍微影响一些光合作用影响开花。由于FKBP17-3(AT1G73655)和FKBP17-2(AT1G18170)基因位于同一条染色体上,且表达的蛋白亲缘性也很近,突变体都是早花表型,fkbp17-3A突变株与fkbp17-2突变株杂交并筛选纯合双突,发现当光强低于100μmol·m~(-2)·s~(-1)时,在抽苔前,同一时期(在10到15天之间)双突变植株比野生型植株、fkbp17-3A突变植株、fkbp17-2突变株长得大,且双突变株早花更明显,说明FKBP17-3和FKBP17-2基因在功能上的相似性。
【图文】：

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西北大学硕士学位论文本课题研究的实验材料对亲免蛋白的功能进行探究。拟南芥中有一共 52 个亲免蛋白，23 个属于 FKBP 类型，29 个是 CYP 类型的。拟南芥亲免蛋白中有 17 个（FKBP13、FKBP16-1、FKBP16-2、FKBP16-3、FKBP16-4、FKBP17-1、FKBP17-2、FKBP17-3、FKBP18、FKBP19、FKBP20-2、CYP20-2、CYP26-2、CYP28、CYP37、CYP38、CYP20-3）是定位于叶绿体的，其中 16 个定位于类囊体中，，只有 CYP20-3 是定位于叶绿体基质中的[3,9]。把定位于叶绿体的 17 个亲免蛋白的成熟肽用 MEGA6 软件进行了系统进化树分析如图 1.1，发现它们在进化上的亲缘性较近。这 17 个亲免蛋白在近几年上除了FKBP17-2，FKBP17-3 外都有相关的研究。

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但是在进化中没有被淘汰掉，并且对比他们的蛋白序列可以看出它们在蛋白序列上有比较高的保守性如图1.2，这从侧面也反映出亲免蛋白 FKBP17-3 在拟南芥叶绿体中可能起着重要作用，研究它的功能是很有意义以及必要的。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q945

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