水稻OsSIG2A基因的功能初步分析

发布时间：2020-11-12 04:36

　　 叶绿体是光合作用过程中最重要的细胞器,它虽有自己的基因组,但需要核蛋白的导入为其发育提供功能和物质基础。本文研究对象是一个水稻叶色缺失突变体。突变体在叶片发育3叶期前表现出白化表型,光合色素含量降低,叶绿体结构异常,发育受阻。我们用图位克隆的方法分离到目的基因OsSIG2A,初步探究了其功能,主要研究结果如下:(1)突变体二叶期前叶色表型白化,色素含量降低,叶绿体结构不完整,至三叶后期,叶片表型转绿表现为淡绿色,接近野生型,叶绿体色素含量和结构缺陷减小。(2)突变体白化表型是由一对隐性核基因(OsSIG2A)控制;通过图位克隆技术将目的基因(OsSIG2A)定位在第11染色体长臂上的185 kb区间内。通过测序比对发现,突变基因在第二外显子上即从ATG开始第1493处碱基C替换为T。转基因互补验证LOC_Os11g26160是目的基因,根据之前研究,该基因命名为OsSIG2A(Oryza sativa L.Sigma factor/δ2A)。该基因编码质体RNA聚合酶(PEP)δ因子,类似于细菌型δ~(70)因子,主要在叶片中表达,定位于叶绿体。(3)OsSIG2A影响了色素合成与光合作用过程中质体RNA聚合酶PEP依赖性基因的表达。转录水平分析发现,和野生型相比,二叶期前突变体中色素合成基因表达都明显下调,由PEP转录的质体基因转录本也同步下调,而部分核编码的质体基因的转录水平上调。
【学位单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S511
【部分图文】：

第一章文献综述上海师范大学硕士学位论文2列被大小单拷贝区隔开[8]。随着时间演变，叶绿体丢失了许多基因，但是维管植物的叶绿体仍然含有约120个基因[6]。根据基因功能可将叶绿体基因大致分为三类（表1-1）：与光合作用有关、与遗传系统基因表达有关和与氨基酸等生物合成相关[14]。图1-1水稻叶绿体基因遗传图谱（Hiratsukaetal.1989,KannoAetal.1993）Fig.1-1GeneticmapoftheOryzasativachloroplastgenome.圆圈外面的基因是逆时针方向转录，圆圈内部基因是顺时针方向转录，箭头表示多顺反子和单顺反子转录。Genesshownontheoutsideofthecirclearetranscribedcounter-clockwiseandthoseontheinsideofthecirclearetranscribedclockwise.Polycistronicandmonocistronictranscriptsareshownasarrowsaroundthecircle.叶绿体基因组虽小，但根据蛋白质组学研究发现，质体中有2000～3000种蛋白，这些蛋白大部分是核基因编码的产物[10,11,12]。叶绿体的生物合成和功能是由质体和核基因编码的蛋白质产物共同决定的，同时也离不开质体和胞质之间蛋

，每个区域又可以分为若干子区域[51]，区域1位于整个肽链的N端，是四个保守结构域中序列保守性最低的一段，可分为区域1.1和区域1.2两部分，具有促进DNA开放结构形成的作用[52,53,54]；区域2包含4个保守子区域2.1～2.4，是δ因子中最保守的区域，其同样具有稳定开放结构和促进转录起始的功能[55]；区域3可分为3.1和3.2两个子区域，该区域具有刺激RNA合成，提高转录有效性的作用[56]；区域4同样含有4.1和4.2两个子区域，主要负责识别启动子的-35区域，同时作为转录起始调控因子的作用位点，具有调控基因转录的作用[57-59]。如图1-2，区域4（子区域4.2）的羧基末端部分残基形成一个与启动子的-35元件连接的螺旋-转-螺旋模体，保守区2和3的残基协同作用以介导-10区的识别和DNA的解链，子区域2.3和2.4与-10元件密切相关。图1-2细菌型δ70因子结构特征示意图[46]Fig.1-2StructuralcharacteristicsofE.coliδ70.1.5.2δ因子的类别及功能作用δ因子的主要功能是作为质体编码RNA聚合酶的一部分，通过识别不同的启动子来起始转录。植物叶绿体中具有几种δ因子，其功能由于植物物种的不同也存在着差异。到目前为止，已经在模式植物拟南芥中描述鉴定了6个δ因子（SIG1-6），根据相关研究每个δ因子在叶绿体转录过程中的主要功能作用

上海师范大学硕士学位论文第三章结果与分析25第三章结果与分析3.1突变体表型分析突变体在二叶期前（第1，2叶）叶片白化（图3-1A），之后长出第3叶也初始白化，接着第1、2叶先转绿，随后第3叶也开始转绿，到三叶后期，整个叶片表现为绿色，与野生型“嘉花1号”相比颜色泽稍浅，但第4叶以后与野生型一致成正常绿色。叶片色素提取测定表明，与野生型相比，二叶期突变体中叶绿素a，b，类胡萝素含量降低均非常明显，而三叶期两者差异减小，色素含量也得到了提升（图3-1B，C）。图3-1突变体表型与光和色素含量Fig.3-1Phenotypicandphotosyntheticpigmentcontentcomparisonbetweenthethemutantandwild-type(WT)A.突变体与野生型在播下初期（a）、二叶（b）、三叶（c）和三叶后期（d）的表型，（c）
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本文编号：2880255