茄科植物叶绿体基因组研究进展

叶绿体基因组(cpDNA)是与光合作用直接相关的细胞器,其在物种鉴定及系统进化研究中的应用价值已经受到研究者们的广泛关注和逐步认可.茄科作为植物界重要的一科,涵盖了诸多重要的食用及药用植物.本文在整理近年来茄科叶绿体基因组相关研究的基础上,对目前茄科植物叶绿体基因组测序技术的发展、研究现状及今后的发展趋势及应用前景进行了综述.     

马铃薯与其野生近缘种叶绿体基因组差异分析

叶绿体基因组是植物基因组的重要组成部分,解析马铃薯及其野生近缘种的叶绿体基因组结构差异对理解马铃薯的进化具有重要的意义.选择Solanum fernandezianum、Solanum etuberosum、So-lanum palustre和Solanum phureja进行叶绿体基因组的组装和结构分析.发现它们叶绿...     

浅谈叶绿体基因组分析技术在植物系统学中的应用

本文对植物叶绿体基因组做一简介,包括叶绿体基因组的发现、结构与特点、编码基因、进化特点和遗传方式。综述了DNA杂交、DNA限制酶谱分析、RFLP分析、PCR-RFLP分析、微卫星序列分析、SSCP分析和核酸序列分析等叶绿体DNA分析技术的原理、特点及应用。阐述了叶绿体DNA在植物系统学研究中广泛应用的利弊。     

基于叶绿体基因组全序列分析真叶植物叶绿体基因的适应性进化

 真叶植物包括蕨类、裸子植物和被子植物。迄今已积累有较为丰富的真叶植物叶绿体基因组全序列数据。选取了29种真叶植物的叶绿体基因组全序列,采用PAML 软件基于位点间可变ω模型,分别分析了蕨类、裸子植物和被子植物叶绿体基因的适应性进化。结果显示：① 蕨类、裸子植物和被子植物各有6.5%、7.5%和19.2%的叶绿体基因受正选择作用;被子植物经历正选择的叶绿体基因明显比蕨类和裸子植物为多;② 被正选择作用的叶绿体基因主要是遗传系统和光合系统基因,它们的编码产物涉及叶绿体蛋白质合成、基因转录、能量转化与调节及光合作用等过程。推测叶绿体功能基因可能在真叶植物对陆生生态环境的适应过程中起着重要作用。     

绞股蓝叶片细胞超微结构研究初探

本文应用电子显微镜技术,着重观察绞股蓝叶片细胞内几种主要细胞器的超微结构,以及在低温环境条件下,叶绿体的形态和结构,证实了叶绿体是植物对低温敏感的细胞器。初步认为绞股蓝皂甙可能通过光合作用,形成原初产物,贮藏在液泡内。     

木兰叶绿体atpB和rbcL基因的系统进化分析

木兰科植物作为古老的类群,其杂交和形态多样以及趋同进化等特点导致传统分类出现很多不同结论。对生物类群进行种群的系统进化分析可以在一定程度上弥补传统分类方法的局限。叶绿体的母系遗传相对保守、分子水平差异明显,是绿色植物的标志性细胞器,因此叶绿体基因组常被用来进行植物的系统进化探究。本项研究利用phylip软件将NCBI核酸序列数据库中下载的21种木兰科植物叶绿体的atpB和rbcL基因序列760bp进行序列比对处理之后,进一步应用邻接法进行分子进化系统发生分析,构建系统发育进化树,从而得出木兰属中白玉兰、星花玉兰、锐叶木兰、北美大叶木兰、夜香木兰等在系统进化中的亲缘关系,为进一步对木兰属植物进行系统发生研究奠定基础。     

木兰叶绿体atpB和rbcL基因的系统进化分析

木兰科植物作为古老的类群,其杂交和形态多样以及趋同进化等特点导致传统分类出现很多不同结论。对生物类群进行种群的系统进化分析可以在一定程度上弥补传统分类方法的局限。叶绿体的母系遗传相对保守、分子水平差异明显,是绿色植物的标志性细胞器,因此叶绿体基因组常被用来进行植物的系统进化探究。本项研究利用phylip软件将NCBI核酸序列数据库中下载的21种木兰科植物叶绿体的atp B和rbc L基因序列760bp进行序列比对处理之后,进一步应用邻接法进行分子进化系统发生分析,构建系统发育进化树,从而得出木兰属中白玉兰、星花玉兰、锐叶木兰、北美大叶木兰、夜香木兰等在系统进化中的亲缘关系,为进一步对木兰属植物进行系统发生研究奠定基础。     

响叶杨（杨属）叶绿体基因组测序与比较分析

本研究中,我们对响叶杨的叶绿体基因组进行测序和组装,并将其与杨属其他11个叶绿体基因组进行比较分析.结果表明,响叶杨叶绿体基因组全长158,591bp,其中两个反向重复序列区(IR)长度均为27,667bp,长单拷贝序列区(LSC)和短单拷贝序列区(SSC)长度分别为84,634和18,623bp.通过对杨属12个物种的叶绿体基因组进行比较,只发现了6个相对较大的插入缺失,因此整体而言,杨属的叶绿体基因组结构是高度保守的.系统发育分析结果显示,杨属中12个物种组成了3个具有高支持率的进化支,响叶杨与其他白杨组物种聚为一支,并且与银白杨的亲缘关系最近.本研究基于叶绿体基因组数据揭示了杨属的进化历史,将有助于进一步开展杨属植物基于叶绿体DNA序列数据的群体遗传学及其他分子生态学研究.     

基于叶绿体基因组序列对50种菊科植物亲缘关系分析

菊科为双子叶植物纲的第一大科,其科内等级划分和系统学研究存在巨大挑战.叶绿体基因组具有高度的保守性和较慢的进化速率,其在植物系统发育和物种进化研究中应用广泛.对菊科20个属50种植物叶绿体基因组序列进行亲缘关系分析,基于叶绿体基因组编码序列(coding sequence,CDS)、rbcL基因序列、rbcL+matK...     

叶绿体蛋白转运的机制

叶绿体是最重要的质体之一,其主要作用是对机体进行非常重要的光合作用.叶绿体90%以上的蛋白由核基因组编码,由于叶绿体由双层膜所包围,因此这些蛋白在细胞质中合成后需要在外膜易位子(TOC)和内膜易位子(TIC)的帮助下进行跨膜运输,分别穿越叶绿体外膜与内膜进入叶绿体后发挥其正常功能.本文对叶绿体蛋白跨膜运输的过程及其分子机制研究进展进行了简要评述.     

叶绿体巯基亚硝基化修饰蛋白质组学研究进展

蛋白质S-亚硝基化是NO与蛋白质的半胱氨酸残基共价连接形成S-亚硝基硫醇的过程.叶绿体内快速变化的氧化还原环境容易导致蛋白质S-亚硝基化修饰发生.综述了植物逆境应答过程中叶绿体蛋白质S-亚硝基化参与调节的光合电子传递、卡尔文循环、抗氧化系统、蛋白质合成、蛋白质加工与周转、Ca~(2+)介导的信号转导、氮同化、硫同化,以及四吡咯化合物合成等途径,为全面理解植物逆境应答过程的NO调控网络机制提供了线索.     

毛茛铁线莲叶绿体全基因组解析及系统发育分析

为了解析药用植物毛茛铁线莲的叶绿体全基因组特征及系统发育位置,利用高通量测序技术对毛茛铁线莲叶片样品进行测序,并对毛茛铁线莲叶绿体基因组进行组装、注释和特征分析,采用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)及贝叶斯法(BI)构建分子系统发育树.结果表明,毛茛铁线莲的叶绿体基因组为典型的四分体结构,全长159 741 bp,共编码112个基因,包括79个蛋白编码基因、29个tRNA基因和4个rRNA基因;毛茛铁线莲叶绿体基因组共含有84个简单重复序列,以单核苷酸重复基序居多,共57个;毛茛铁线莲叶绿体基因组使用频次最高的氨基酸是亮氨酸;基于叶绿体全基因组构建的MP,ML和BI树,拓扑结构基本一致;铁线莲属是明显的单系类群,与银莲花属关系最近,毛茛铁线莲与绣球藤亲缘关系最近.     

通过叶绿体改变光环境

 光是光合作用的关键环境因素,同时能介导植物信号的传导、控制植物体的生长发育并诱导耐受性。光合作用的细胞器--叶绿体是植物体中信号传导和响应网络的核心部分。     

甘蓝型油菜Toc33基因启动子的克隆及序列分析

叶绿体是植物细胞中重要的细胞器,大部分叶绿体蛋白质都是由核基因组编码,在细胞质中合成分子量较大的前体蛋白,转运至叶绿体实施其功能．TOC33／TOC34是叶绿体上发现的一个外膜蛋白转运器构件蛋白,它与TOC159、TOC75和TOC64相互作用,构成了叶绿体外被膜上的一个蛋白转运器．目前已从豌豆（Pisumsa tizrurn）、拟南芥（Arabidopsis thaliana）、玉米（Zea mays）、小立碗藓（Physcomitrella patens）、诸葛菜（Orychophragmus violaceus）和油菜（Brassica napus）克隆到TOC33或TOC34的cDNA或DNA的编码区．与其功能研究相比,Toc33基因的表达调控研究较少,该基因5’端调控区域的克隆及序列分析均未见报道．为此,在本实验室已经克隆到甘蓝型油菜Toc33基因编码区的基础上,采用单引物PCR方法进行染色体步移,克隆出Toc33基因的启动子,为进一步研究Toc33基因的转录调控机制奠定基础．     

叶绿体DNA分析技术及其在植物系统学研究中的应用

叶绿体DNA在植物系统学研究中已得到广泛应用。综述了DNA杂交、DNA限制酶谱分析、RFLP分析、PCR_RFLP分析、微卫星序列分析、SSCP分析和核酸序列分析等叶绿体DNA分析技术的原理、特点及应用     

一种新型叶绿体表达系统的构建

针对目前的叶绿体转基因技术存在载体构建步骤繁琐耗时的问题,建立了一种新型的不需自带启动子的叶绿体表达系统,选择模式植物烟草叶绿体中的假基因作为外源基因的插入位点.通过基因枪转化法获得4株独立的叶绿体转化植株.此新技术可实现叶绿体载体构建的时间、技术成本最小化,从而促进转基因叶绿体的应用.     

球状轮藻叶绿体全基因组的组装与特征分析

为揭示球状轮藻叶绿体全基因组的特征以及探究其在轮藻科内的系统发育关系,本研究基于高通量测序技术对其叶绿体全基因组进行组装和序列分析.结果表明:球状轮藻叶绿体基因组全长180 652 bp, GC含量26.6%,具有典型的四分体环状结构,与普生轮藻十分类似;球状轮藻叶绿体基因组共注释出137个基因,其中包括94个蛋白质编码基因、37个tRNA基因和6个rRNA基因,比无色丽藻多2个蛋白质编码基因和3个tRNA基因,与高等植物相比具有rpl12、trnL(gag)、rpl19、ycf20四个特殊基因;球状轮藻叶绿体全基因组共检测出87个SSR位点且绝大部分由A和T构成;此外,球状轮藻共包含24 989个密码子且密码子使用更偏好A和T,亮氨酸(Leu)是编码氨基酸最多的密码子;通过邻近法(NJ)对包括球状轮藻在内的5个种的叶绿体全基因组构建系统发育树显示,球状轮藻的亲缘关系与普生轮藻更为接近.本研究对球状轮藻叶绿体全基因组进行了解析,利用现有数据确立其系统发育学地位.     

植物抗热性与叶绿体的关系

与其它细胞器相比,叶绿体对热敏感的多,PSH比PSI对热敏感.各种光合反应中,放氧过程对热最敏感。高温下功能性Mn~(2 )的解离,抑制光合放氧。高温胁迫下,叶绿体膜脂的特性是否与抗热性有关,目前看法不一,有些资料表明,叶绿体在热适应过程中,类囊体中产生热保护因子,其性质不甚明了。HSPs可能参与热保护作用。叶绿体中含有丰富的抗氧化物质和自由基清除酶系,目前有很多资料显示,耐热与热敏植物品种或植物在不同的热处理条件下,其各种活性氧含量或活性氧清除能力存在差异。     

锡金海棠叶绿体基因组结构及密码子偏好性分析

为研究锡金海棠叶绿体基因组结构、明确其叶绿体基因组密码子使用模式,通过NOVOPlasty、geneious和codonW等软件,组装出锡金海棠叶绿体基因组,在注释后分析叶绿体基因组结构,并筛选出53条蛋白编码序列(CDS)用于密码子偏好性分析。结果表明,锡金海棠叶绿体基因组全长160 088 bp, GC含量为36.6%;不同碱基位置GC含量分别为GC1(46.98%)>GC2(39.46%)>GC3(28.30%),表明其密码子末位碱基偏向以A/U结尾;中性图分析表明GC12与GC3未有明显相关性,即密码子第1、2位碱基与第3位碱基存在一定差异;根据ENC-plot和PR2-plot分析,影响密码子偏好性的主要因素是自然选择;最后确定UUG、CUU和AUU等14个密码子为锡金海棠叶绿体基因组的最优密码子。研究结果对今后研究锡金海棠亲缘关系、系统发育、物种鉴定提供了数据支持,对优化目标基因、种源的鉴定及异源表达基因的改造和系统发育分析提供了理论依据。     

植物细胞质雄性不育分子机理研究

本文综述了植物细胞质雄性不育分子机理的研究进展。主要介绍了植物线粒体DNA、线粒体RNA和线粒体蛋白质与细胞质雄性不育的关系,同时对植物叶绿体及核质互作与细胞质雄性不育的关系进行了综述,并对今后的研究前景进行了展望。