Moiecular cloning,Genetic Transformation and Characterization of Violaxanthin De-epoxidase Genes from Rice and Spinach

自发现叶黄素循环具有热耗散的作用后它被引起广泛的关注目前普遍认为叶黄素循环的色素定位于天线色素蛋白复合体上在跨膜质子梯度pH形成后玉米黄质Z和环氧玉米黄质A能够从叶绿素中吸收过多的激发能并以热能的形式耗散到体外从而保护光合器官免受强光的破坏紫黄质脱环氧化酶VDE是叶黄素循环的关键酶在较低的pH条件下它能在数分钟内将紫黄质V转变为Z和A本论文从水稻和菠菜中克隆了编码VDE酶的基因并通过转基因植物进一步研究了叶黄素循环在热耗散方面的作用主要获得了以下结果 首次从两个水稻亚种籼稻和粳稻中克隆了Rvde基因分别命名为iRvde和jRvde的全长cDNA序列分别长1647bp和1887bp两者开放阅读框的同源性为98%与其它已知vde基因的同源性在60以上推导两者均编码446个氨基酸其中转运肽序列长98个氨基酸两者成熟蛋白的氨基酸序列完全相同与已知VDE成熟蛋白的同源性在75%以上其中与小麦的同源性最高达87.4 通过PCR扩增获得了Rvde基因的核基因组DNA序列在它们的编码区中含有4个内含子其长度在jRvde中分别为105bp327bp81bp和69bp而iRvde基因的第2个内含子长425bp与jRvde的第2个内含子差别较大内含子的AT含量为6063%其两端为典型的GT/AG结构 构建了Rvde基因的原核表达载体pET-Rvde在0.4mmol/L IPTG的诱导下该基因能在大肠杆菌BL21(DE3)中大量表达SDS-PAGE和Western杂交表明表达蛋白的分子量约为 43 kDa随着IPTG诱导时间的延长蛋白量逐渐增加诱导4h后它占大肠杆菌总蛋白的25左右吸收光谱差值A502-540随反应的进行逐渐增大反应体系总色素的HPLC分析表明V逐渐降低而Z刚好相反说明表达的蛋白具有与活体VDE酶相同的功能能在体外将V转变为A和Z 从菠菜中克隆了Svde基因并构建了该基因的反义抑制植物表达载体pCB-antiSvde用根癌农杆菌介导法转化烟草获得了大量的转基因植株再生的愈伤组织经GUS染色后呈蓝色PCR扩增潮霉素抗性基因hpt和Svde基因结果显示在转基因植株T0和T1代中都分别扩增出1.0 kb和1.4 kb的目的片段而在未转化的对照植株中没有扩增转基因植株的T0代种子在潮霉素培养基上的萌发数与未萌发数的比值为3:1符合单基因的孟德尔分离规律从T1代转基因植株中筛选出抑制程度较强的一个株系A29Southern杂交结果表明外源Svde基因已整合到烟草的基因组中并且只有一个插入位点通过冻融法从该植株的类囊体中提取VDE酶其酶活性为3.2是对照植株的45.7表明VDE酶受到了抑制荧光动力学及HPLC测定结果显示强光处理后在转基因植株中Z和A的形成较少非光化学淬灭NPQ值较对照低Fv/Fm的下降较对照快表明转基因植株的热耗散能力下降进而说明叶黄素循环具有热耗散的功能 同时还建立了根癌农杆菌介导的水稻遗传转化体系并初步作了转化Svde基因的试验另外还建立了一种适合于筛选转基因植株的DNA微量提取法此方法操作快捷方便一个人在一天内能制备50多个样品100mg的植物鲜样平均可获得40µg的DNA提取的DNA可直接用于PCR反应酶切分析及Southern分

光配方：植物的“芯光大道”

每一次突破都出现一个奇迹,人工"芯光"与植物结合,造就了植物工厂这一现代农业中的黑科技,人工光是其发展的主要力量。那么,离开了太阳光,人工光能否完全满足植物生长发育的需要呢?万物生长靠太阳,这似乎是一个颠扑不破的真理。太阳光为绿色植物和藻类提供源源不断的光能,驱动地球上最重要的化学反应——光合作用,从而生成地球上万物生存和发展的物质基础。在这个过程中,植物利用自己的"捕光天线"高效地吸收光能,传递给定位于叶绿体类囊体

我国植物光信号转导研究进展概述

光是影响植物的重要环境因子,可调节植物生长和发育的各个过程,如种子萌发、形态建成、庇荫反应、开花和衰老等。自20世纪80年代以来,借助模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana),科学家在光调控植物生长与发育研究领域取得了重要进展,不仅鉴定了一系列光受体和重要蛋白因子,而且初步建立了光信号转导的调控网络,这其中包含中国科学家的杰出贡献。该文对近10多年来我国学者在光信号转导领域的主要研究进展进行了概述,并对该领域发展提出展望

光信号与激素调控种子休眠和萌发研究进展

休眠是种子植物在长期进化过程中产生的适应性性状,通过抑制种子在不适宜的环境中萌发进而保证植物能够在逆境中生存。此外,休眠有助于种子的长距离运输和扩散,因此休眠对种子延续和物种保存具有重要意义。种子由休眠向萌发的发育转变不仅关系到物种的繁衍,而且对保证农业生产中作物的产量和品质也具有重要作用。种子的休眠和萌发受到内源激素和外源光信号的共同调控。其中,外源光信号主要通过调控内源ABA和GA的生物合成及信号转导进而调控种子休眠和萌发。该文系统综述了外源光信号和内源激素调控种子休眠和萌发的作用通路以及两类信号通路之间的交互作用,旨在为农业生产中利用光和激素调控种子休眠与萌发提供参考

植物的“眼睛”

相信读者对向日葵不会陌生,它最重要的特征就是花跟着太阳转,这也是其名字的由来。大家有没有思考过或者想知道其中的奥秘呢?科学家发现,这是由植物的向光性决定的。在向日葵的花茎中,含有一种植物激素——生长素,它就像跟太阳捉迷藏似的,喜欢在背光的一侧积累,刺激背光面的细胞迅速分裂生长,于是背光面就比向光面长得快,花盘自然而然地就朝着有太阳的方向弯曲。太阳光是由不同波长的可见光和不可见

植物转录因子与DNA互作研究技术

转录通过调控下游基因的时空特异性表达影响植物生长发育。在转录调控机制的解析过程中,转录因子与DNA的相互作用是关键的一环。近年来,研究者利用酵母单杂交(Y1H)和凝胶阻滞迁移率实验(EMSA)检测转录因子能否直接结合DNA;而瞬时表达技术则是一种检测转录因子对下游基因调控作用的便捷方式。该文对Y1H、EMSA和瞬时表达技术的原理、实验方法和相关注意事项进行详细阐述,以期为转录因子与DNA的互作研究提供参考方法

光合作用研究进展与前景

光合作用是地球上最大规模的能量和物质转换过程,是几乎一切生命生存和发展的物质基础。光合作用是自然界光能高效转换的典范,其核心问题是高效能量转化的机理。这不但是一个重大的科学问题,而且具有明确的国家目标:农业和能源等的战略需求。近年来,我国在光合作用机理及其在农业和能源应用等方面取得了在国际上有重大影响力的研究成果。进一步加大投入、组织优势队伍、联合攻关,有望在国际上抢占这一领域的科技前沿制高点,促进和推动农业和能源科学与技术的发展及新兴产业的形成

光合作用研究若干前沿进展与展望

光合作用机理既是生命科学的重大基础前沿问题,其应用又与农业、能源和环境的可持续发展密切相关.本文主要概述了近年来光合作用研究在光合蛋白质机器的结构解析与调控、光合水裂解放氧及人工模拟、作物光能利用、二氧化碳同化以及合成生物学与光合作用等方向的前沿进展,探讨了未来发展趋势.结合我国光合作用研究面临的机遇与挑战,提出了面向2035年我国光合作用研究的若干重点发展方向