拟南芥叶绿体IF3基因SVR9、SVR9L1和EF-Tu基因SVR11的克隆与功能研究

发布时间：2018-03-17 13:11

本文选题：叶绿体翻译　切入点：var2　出处：《西北农林科技大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：自然界中最显著的成就之一是叶绿体和线粒体在真核细胞中的内共生起源。叶绿体的发育需要细胞核基因组和叶绿体基因组的协调表达,细胞核和叶绿体之间存在顺行(anterograde)信号和逆行(retrograde)信号共同调节核质基因的表达。本研究以拟南芥Arabidopsis yellow variegated(var2)花斑突变体为切入点来探索叶绿体发育调控网络,筛选逆转花斑表型的var2逆转突变体,获得两个新的var2逆转突变体svr9-1(suppressor of variegation 9-1)和svr11-1(suppressor of variegation 11-1)。通过对SVR9、SVR9-Like1(SVR9L1)以及SVR11基因的分子克隆、编码蛋白的亚细胞定位、组织表达特性、对var2花斑表型的抑制机理、在叶片形态发育中的作用等方面的研究,探索了SVR9、SVR9L1和SVR11基因在叶绿体发育和植物生长发育中的功能。1.SVR9和SVR9L1基因相关研究结果如下:(1)svr9-1自var2-5花斑突变体的激活标签诱变库中筛选获得。svr9-1叶片基部发黄并且叶片边缘呈齿状突起,通过图位克隆和互补实验确定SVR9基因(At2g24060)编码一个叶绿体翻译起始因子IF3。大肠杆菌IF3 infC基因在svr9-1叶绿体中表达能够挽救svr9-1突变体表型,表明SVR9与原核IF3功能保守。(2)SVR9及其同源蛋白SVR9L1均定位于叶绿体。过表达SVR9L1回复svr9-1表型,表明SVR9L1和SVR9功能冗余。从svr9-1和svr9l1-1的杂交后代中不能获得双纯合突变体,而得到svr9-1位点纯合同时svr9l1-1位点杂合的svr9-1 svr9l1-1/+突变体,表明叶绿体IF3是植物生存所必需的。(3)叶绿体IF3s活性降低不仅造成叶绿体发育缺陷而且导致一系列叶片发育缺陷包括:叶片边缘呈锯齿突起、叶肉细胞发育异常、子叶叶脉形态异常等。叶绿体IF3s缺陷或叶绿体翻译抑制剂处理均可改变植物生长素内稳态。(4)SVR9、SVR9L1与VAR2遗传互作表明叶绿体发育状态影响VAR2蛋白的阈值水平。遗传分析表明SVR9/SVR9L1介导的叶边缘形态发育依赖于CUP-SHAPED COTYLEDON2(CUC2)的活性并且独立于其在叶绿体发育中的作用。即SVR9和SVR9L1不仅是叶绿体发育和VAR2介导的叶片花斑形成过程中的必需因子,而且参与协调叶绿体发育和叶片发育。2.SVR11基因相关研究结果如下:(1)svr11-1突变体筛选自var2-5逆转突变体库。inverse PCR和表型回复实验确定SVR11基因(At4g20360)编码叶绿体翻译延伸因子EF-Tu。SVR11定位于叶绿体中,SVR11的表达受发育时期调控。(2)三个SVR11等位突变体(svr11-1、svr11-2和svr11-3)之间的遗传分析显示SVR11基因表达水平下降导致植物叶片渐绿、叶色黄且叶片缺刻,最终胚胎致死。表明SVR11是植物发育的必需因子。(3)svr11-1与svr9-1的遗传杂交实验获得svr11-1 svr9-1双突变体,svr11-1 svr9-1具有叶片边缘呈锯齿突起、叶肉细胞发育异常、子叶叶脉形态异常等缺陷表型。进一步印证了叶绿体发育影响叶片形态发育。综上所述,叶绿体翻译起始因子IF3s和翻译延伸因子EF-Tu是叶绿体正常发育不可或缺的因子并且参与调控叶片形态的发育。
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【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2

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