高粱叶绿体psbD基因的克隆及其高效表达

近年来光合作用基因工程的研究进展十分迅速,许多重要的编码光合作用反应中心的蛋白质及酶的基因,已在多种植物叶绿体基因组及核基因组上定位并测定了其碱基序列,杉浦昌弘等先后完成了烟草、水稻等高等植物叶绿体基因组全序列分析,但是C_4植物除玉米外,叶绿体基因的研究较少,高粱是主要的C_4植物,其叶绿体光系统基因的研究国内外均     

叶绿素及其利用前景

绿色的植物覆盖着大地,提供着人类生活所必须的有机物和氧气,美化着人类生活的环境。绿色植物的叶片中含有大量的叶绿体,叶绿体中含有绿色色素,这就是叶绿素。在阳光的作用下,叶绿素能将空气中的二氧化碳和水合成为有机物,同时释放出氧气,这就是光合作用。自1771年发现光合作用以来,探     

高等植物叶绿体DNA提纯方法的改进

高梁是C_4植物的一种,它具有较高的光合作用效率以及很高的产量.高梁叶绿体DNA-(ctDNA)的结构和功能的研究,对于了解其在光合作用方面的显著特点无疑是很有帮助的. 叶绿体DNA的提取是进行这项研究的前提.目前常用提取高等植物ctDNA的方法     

叶绿体基因组结构研究新进展

众所周知,叶绿体是重要的光能转换、光合作用细胞器,它能将光能转换成化学能、生物能,用于固定空气中的二氧化碳,合成各种有机物。以前我们对叶绿体的遗传控制、进化历史及其与核基因的关系都了解不多,关键的问题就是不了解叶绿体的基因组。最近,两组日本科学家分别测定了两种叶绿体基因组的完整DNA序列,这一工作无疑是叶绿体生物学的重大进展。所测出的DNA完整序列,对于全     

水稻叶绿体DNA的分离与鉴定

象其他高等植物一样,水稻细胞的核、叶绿体和线粒体中含有它的各种遗传信息.可过去大多水稻遗传方面的工作研究的是核基因组,而较少研究叶绿体基因组.叶绿体是重要的能量转换细胞器,是进行光合作用的场所.它不但含有光合作用所需的全部成分,而且具有能表达它们的遗传信息.近年来分子生物学     

叶绿体DNA的一种可能的包装构型

自1962年Ris和Plaut证实:在叶绿体中象在细胞核中一样也含有DNA遗传物质以后,便有很多科学家对叶绿体DNA进行了大量的研究。目前,对于叶绿体DNA在叶绿体中的包装     

黍子叶绿体中存在质粒状DNA

笔者以一种C4植物——黍子为材料,用无水法从黍子幼苗的叶片中分离出叶绿体,裂解后用常规的饱和酚抽提法制备叶绿体DNA(cpDNA)。经醋酸双氧铀负染色和铂钯合金旋转投影后,置透射电子显微镜下进行观察。结果表明,黍子叶绿体除含有一周长为38um     

水稻中一种RNA结合蛋白cDNA的筛选和结构分析

植物叶绿体基因组全结构的阐明,已充分揭示该遗传体系兼有原核生物和真核生物基因组的特征。在叶绿体基因中,除存在一些内含子结构外,还具有像rpl12这样复杂的分割式基因。同时,不同基因的转录速度也存在着显著的差异。这些都意味着叶绿体基因在转录后必然有着复杂的剪接加工过程。RNA结合蛋白是一类在RNA加工中起重要作用的蛋白。Li等首次从烟草叶绿体中分离到与RNA转录直接相关的RNA结合蛋白,并且证明它们是由细胞核编码,在细胞质中合成后再输入到叶绿体中去的。至今,已从烟草、菠菜以及拟南芥菜等植物中发现了约10种核编码的叶绿体RNA结合蛋白,它们有类似的构造特征。我们从水稻cDNA文库中首次筛选到一个RNA结合蛋白(cp28)的基因,其相应的肽链由264个氨基酸组成。和其他叶绿体RNA结合蛋白相仿,它也包含有两个RNA结合结构域(称为consensus sequence-type RNA-binding domain,即CS-RBD),其中各含有一个由8个氨基酸组成的高度保守的一致顺序(ribonucleoprotein consensus sequence,即RNP-CS)。N端区域的传送肽(穿膜信号肽)由60个氨基酸组成,其后是一段负电荷十分集中的酸性肽段,但传送肽和酸性肽段的氨基酸顺序与其他植物的RNA结合蛋白的同源性很低。根据全长肽链的同源性比较,我们还分析了水稻cp28     

叶绿体基因组

地球上所有生物的生存,从根本上说,都依赖于植物的光合作用.叶绿体就象一座工厂,利用大自然取之不尽的光能,无声无息地由二氧化碳和水合成淀粉等有机物,同时释放出动物所必需的氧气.当今,随着世界人口的不断增长、耕地的减少(工业等与农争地)及石油、煤炭等能源的逐渐枯竭,通过提高光合作用效率,谋求生物资源(biomass)的增产已迫在眉睫.基于对植物重要性的认识,国际上已有不少生物化学家转向植物分子生物学的研究,1981年起出版了专业性杂志Plant Molecular Biology,成立了国际植物分子学学会并于1985年10月在美国召开了第一届年会.植物分子生物学的快速发展是和基因工程等新技术的应用分不开的.以叶绿体来说,仅在短短的几年中,日本名古屋大学杉浦昌弘教授的实验室已宣称完成其60%基因组结构的分析.他们以及其他实验室从基因水平上来探讨叶绿体结构和功能的关系取得了一些新的发现.为增进光合能力及在农业上的应用提出了可行性的设想和尝试.     

nifH基因能够在高等植物叶绿体原核环境中表达

以高等模式植物烟草为材料,对固氮酶铁蛋白基因nifH在叶绿体中的表达进行了研究。构建了nifH基因叶绿体转化载体,并利用基因轰击法对烟草叶片进行了转化。基因枪轰击后,共获得6株壮观霉素抗性再生植株。PCR检测及Southern杂交鉴定结果表明,aadA和nifH等外源基因已整合进入受体植物叶绿体基因组中;Western免疫学淀法的测定结果则证明,nifH基因能够在叶绿体原核环境中表达。     

含铁氧化还原素的无机光还原

根据光合作用的催化电子理论,由叶绿体利用光能产生推动二氧化碳同化系统工作的NADPH和ATP的功能可被无机半导体所代替。这种观点已被我们先后在近紫外和可见光下用实验证实。由于我们在利用特殊制备的CdS来代替叶绿体时,可在与叶绿体所利用的红光能量差不多的红橙光下还原NADP和合成ATp。由于在还原NADP吋有氧放出,从而证明了我们所得到的NADPH中的“H”和植物的光合作用一样来自于水。这些充分证     

植物也有生物钟

利用在树苗中移植萤火虫DNA 而培植了一种能在黑暗中发光植物的科学家,已经在这种植物中证实了第一种生物钟基因。他们发现的这种计时基因能控制生物节律,如叶片运动、气孔张开、开花时期和光合作用循环。它的发现可以产生许多实际应用,如园艺、农业,甚至人类     

基因与基因表达

基因是遗传物质的功能单位，它可以把遗传信息传给下一代。大多数生物的基因存在于DNA分子中，少数生物的基因是由RNA组成的。真核生物的基因主要位于细胞核内的染色体上，称为细胞核基因，按孟德尔式遗传。细胞质中的线粒体、叶绿体以及原核细胞的质粒中也含有基因，称为细胞质基因，其遗传方式是非孟德尔式的，表现为母系遗传。     

稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化

稻属AA型物种包含栽培稻和与其最近缘的野生稻物种,是稻属植物中一个重要的类群.为了探究稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化,以AA型稻属物种中已经公布的6个叶绿体基因组为对象,利用PAML和Selecton对叶绿体基因进行适应性进化的分析.研究发现,4个基因(matK,ccsA,psbB和rpoC2)经历了正选择作用,并对基因的正选择位点进行了定位,初步分析了正选择位点的变异特点,探讨了正选择位点与蛋白质结构保守性的关系.本研究为深入了解稻属的叶绿体基因及其适应性进化提供了重要参考.     

动物也能进行光合作用

<正>20世纪70年代以来,科学家一直相信(但并未证实),有一种海蛞蝓会"偷窃"海藻的叶绿体,并将其嵌入自己的消化细胞中。一旦进入海蛞蝓细胞,叶绿体就持续进行光合作用长达9个月,比它们在海藻体内进行光合作用的时间长得多。这一光合作用过程产生碳水化合物和油脂,为蛞蝓提供营养。最近,     

高等植物光系统复合物结构生物学研究进展

光合作用过程中，植物通过位于叶绿体中类囊体膜上的光系统II和光系统I及其他蛋白复合物将吸收的太阳能转化为化学能，并释放氧气。两个光系统均是由各自的核心复合物和外周捕光天线组成的多亚基膜蛋白色素复合体，并参与植物在不同光照环境的适应调节过程，了解这些复合物的结构有助于对光合作用分子机制的深入理解。文章系统总结了近期高等植物光系统II和光系统I及相关蛋白复合物的结构生物学研究进展。     

碳纳米材料可能损害脑组织

科学家们尝试从菠菜中提取一种蛋白质合成系统中的基本蛋白质,结果发现其66%的基因片段与细菌中起同样作用的蛋白质的基因片段同源,而且又有46%的基因片段与后者完全相同。为进一步弄清这种蛋白质的作用,科学家们将其植入细菌中,结果发现细菌的蛋白质合成立即受到抑制。这表明,这种植物蛋白质具有良好的杀菌作用。这种蛋白质含有RRF基因,它首先在细胞中合成,然后被送到叶绿体中发挥作用。细菌蛋白质合成受到抑制,正是由于植物的RRF基因对细菌的RRF基因产生了重要干扰,从而使植物产生化学抗病作用。研究人员发现,植物中存在着一道迄今人…     

真细菌型的细胞分裂位点决定因子CrMinD基因在衣藻中从叶绿体到核的成功转移

MinD蛋白是一种普遍存在的ATP酶, 在真细菌、古细菌以及植物叶绿体的分裂过程中发挥着关键的作用. 在已研究过的4种绿藻(Mesostigma viride, Nephroselmis olivacea, Chlorella vulgaris, Prototheca wicker-hamii)中, MinD基因均由叶绿体基因组编码. 但在拟南芥中, MinD基因由核基因组编码, 其蛋白定位于叶绿体并参与叶绿体分裂的调控, 说明在高等陆生植物中, MinD基因已经转移到核基因组. 然而, 对于在质体进化过程中MinD基因从叶绿体转移至核的机制还不清楚. 我们从单细胞绿藻(Chlamydomonas reinhardtii, 衣藻)中鉴定了一个核编码的MinD同源物CrMinD, 其在野生型大肠杆菌(E. coli)中的过表达会抑制细胞的分裂并导致丝状细胞的形成, 表明植物MinD蛋白在进化上的保守性. CrMinD-egfp在烟草和拟南芥中的瞬时表达确认了CrMinD蛋白在调节叶绿体分裂中的作用. 在已公布的所有陆生植物质体基因组序列中, 没有发现MinD的同源物, 说明MinD基因从质体转移至核这一事件在进化出陆生植物以前就已经发生了.     

甘蓝畸胎瘤的诱导及T-DNA的转移

进行植物遗传工程研究需要把外源的DNA引入到植物的细胞中,继而使其和植物细胞的基因组整合并能表达。致瘤农杆菌(Agrobacterum tumefaciens)的Ti质粒被证明是植物基因转移的良好载体本文作者曾利用致瘤农杆菌诱导龙葵植株产生畸胎瘤,并且在培养条件下,分化出含有胭脂碱合成酶基因的愈伤组织和幼苗,从而完成了T-DNA在龙葵细胞中的转移。Hall和Kemp成功地利用Ti质粒将插入到T-DNA的菜豆贮藏蛋白基因转移到向日葵,在其瘤组织中产生菜豆蛋白的DNA的转录产物,为植物遗传工程的研究展开了一个美好的前景。     

通过叶绿体基因工程表达聚3-羟基丁酸酯合成相关基因

构建了含phbB, phbA, phbC和aadA基因表达盒的叶绿体整合及表达载体, 通过基因枪轰击法转化烟草. 对具壮观霉素抗性的植株进行PCR和Southern等分析, 确证外源基因已整合到叶绿体基因组中, 同时测定了其同质化程度. Northern点杂交、RT-PCR分析结果表明, 叶绿体型转基因植株中目的基因在转录水平的表达明显高于核转化植株中相应基因, 并且未观察到基因沉默现象. 叶绿体型转基因植株还具有环境安全性好、底物丰富、产物区域化等优点, 表明叶绿体基因工程在转基因植物生产聚3-羟基丁酸酯(PHB)方面极具潜力.