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作者：

刘易楠

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摘要：

镁离子螯合酶是叶绿素生物合成途径(镁分支)中的第一个酶,它催化镁离子螯合到原卟啉IX中形成镁原卟啉Ⅸ,对叶绿素的生物合成起到关键性的调控作用.镁离子螯合酶由三个亚基组成,分别为H亚基,D亚基和I亚基.这些亚基除了相互作用形成复合物来行使功能以外,还参与其他的代谢途径.其中,H亚基不仅参与叶绿体到细胞核的反向信号传导,还对蓝藻SigmaE因子进行调控,参与细胞糖代谢.H亚基还被报道参与植物ABA信号传导途径.I亚基是硫氧还蛋白的靶蛋白,其ATP酶活性受到叶绿体氧化还原状态的调控.拟南芥D亚基的插入突变体具有基因组解偶联(genomes uncoupled)表型.D亚基氨基酸结构十分特殊,是目前在植物中发现的唯一一个同时具有vWA (Von Willebrand factor type A)和AAA (ATPases associated with various cellular activities)结构域的蛋白.但是D亚基维持镁离子螯合酶活性的结构域是其中间110个氨基酸残基.这暗示着D亚基的vWA和AAA结构域可能参与叶绿素合成以外的其他代谢途径. 本课题将水稻镁离子螯合酶D亚基分为3个部分:预测的叶绿体信号肽(cTP,Met'-Pro80),D亚基N端(OsCHLDN, Leu81-Ala481)和D亚基C端(OsCHLDC,Glu482-Ser754).亚细胞定位的研究结果表明D亚基预测的信号肽部分能够将OsCHLDN和OsCHLDC导入叶绿体.在整个生育期,水稻超表达OsCHLDN (OsCHLDN-OX)植株的表型与野生型相比没有明显差异.但是与野生型植株相比,OsCHLDN-OX植株幼苗期叶片中内源D亚基蛋白含量下降;二叶期叶片中内源D亚基蛋白含量没有差异;抽穗期叶片中内源D亚基蛋白含量上升.在幼苗期和抽穗期,水稻超表达OsCHLDC (OsCHLDC-OX)植株叶片和幼穗与野生型相比出现了黄化表型.在二叶期,OsCHLDC-OX植株内源D亚基表型和蛋白含量与对照相比没有明显差异.但是在整个生育期OsCHLDC-OX植株叶片中内源D亚基在RNA水平被共抑制,在OsCHLDN-OX植株叶片中却没有.在整个生育期,OsCHLDN-OX和OsCHLDC-OX植株对应的OsCHLDN和OsCHLDC mRNA水平与野生型相比都有明显的超表达,但是在其叶片中却检测不到相应蛋白.对于这种随着生长发育阶段不同而不同的表型和特殊的超表达模式,可能与小RNA的调控有关.这种调控模式导致光合作用相关基因表达和四吡咯生物合成代谢途径的紊乱.本研究不仅有助于我们更好的了解镁离子螯合酶的多效性功能,而且为提高作物光合作用效率提供了理论依据.

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关键词：

镁离子螯合酶 超表达 CHLD 水稻

学位级别：

硕士

学位年度：

2012

DOI：

10.7666/d.Y2162439

被引量：

1